牵张器直径对种植牵张初期稳定性影响的三维有限元分析

背景：仃限几法能够模拟骨外科手术方式,并对模型进行生物力学分析,是一种重要的生物力学分析方法。目的：探讨种植牵张器甫榉对种植牵张初期稳定性的影响。方法：建立不同直径种植体型牙槽嵴牵张器植入两种骨质类型下颌骨的三维有限元模型,分析骨牵张器界面的应力分布和输送骨段、牵张器的最大变形。结果与结论：骨质良好的牙槽嵴,过分扩人牵张器直径将导敛输送段骨应力增大;骨质较羞的萎缩牙槽嵴,增大牵张器直径有利于改善骨牵张器复合体的应力分布。结果提示牵张器直径对骨牵张器复合体的应力分布具有最要影响,临床应根据患者种植和牵张两方面的要求合理选择牵张器直径。     

下颌骨牙槽嵴萎缩三维有限元模型与生物力学分析

目的:利用螺旋CT建立牙槽嵴萎缩的下颌骨三维有限元模型,用于萎缩牙槽嵴的生物力学分析。方法:采用螺旋CT扫描,数字化影像数据采集,三维重建技术,并使用ANSYS6.0软件完成有限元模型的建立。结果:获得了理想的下颌骨牙槽嵴萎缩三维有限元模型,由16077个单 元,23635个节点构成。结论:采用螺旋CT扫描,数字化影像数据采集,三维重建技术结合ANSYS6.0软件可以建立理想的下颌骨牙槽嵴萎缩模型。     

牵张成骨增高山羊牙槽嵴动物模型建立的研究

目的:采用山羊下颌无牙区及下颌第一前磨牙区构建牵张成骨增高牙槽嵴的动物实验模型,并研究此模型的有效性及可行性。方法:陕西关中山羊6只,选取一侧山羊下颌无牙区至下颌第一前磨牙根尖下方行矩形截骨,安装骨牵张器,间歇7d后牵张增高牙槽嵴,1次/d,1mm/次,共加力8d。分别固定4,8周后取材。行X线,临床大体和组织学观察。结果:平均牙槽嵴增高分别为7.5,7.0mm;X线片示:牵张后4周,牵张间隙已被新生骨组织所充填,新生骨较原有骨密度低。牵张后8周,新生骨密度与旧骨相同。组织学观察显示:牵张后8周有成熟的骨小梁及骨皮质形成。牵张区牙齿牙髓结构正常。结论:山羊下颌无牙区及下颌第一前磨牙区可作为牵张成骨增高牙槽嵴新的实验动物模型。     

减阻牵张成骨远移尖牙的三维有限元分析

背景：牙周膜牵张成骨通过力作用于牙周膜,带动牙齿移动;牙槽骨牵张成骨是通过整个骨盘的位移,达到牙齿移动的效果。目的：建立基于健康成人的、3种不同状态下的上下颌三维有限元模型,采用三维有限元方法对比研究3种模型在力的加载下应力分布和瞬时位移情况。方法：模型1通过多种软件结合建立常规状态下、模型2建立牙周膜减阻牵张成骨后、模型3建立牙槽骨减阻牵张成骨后移动尖牙的三维有限元模型,分别模拟力的加载。结果与结论：3种模型的最大瞬时位移均发生在尖牙近中牙冠上1/3处,其值模型＜模型3＜模型1;最大等效应力均位于上颌尖牙远中侧牙槽嵴处,其值模型2＜模型1＜模型3。说明牙槽骨和牙周膜减阻牵张成骨均能有效减小牙移动阻力,增加尖牙瞬时位移,且去除尖牙远中骨质效果更为显著。两种方法成功避免了支抗丧失,但尖牙存在远中倾斜趋势,临床工作中应采取相应措施加以控制。     

下颌骨牙槽嵴萎缩三维有限元模型与生物力学分析

目的：利用螺旋CT建立牙槽嵴萎缩的下颌骨三维有限元模型，用于萎缩牙槽嵴的生物力学分析。方法：采用螺旋CT扫描，数字化影像数据采集，三维重建技术，并使用ANSYS6．0软件完成有限元模型的建立。结果：获得了理想的下颌骨牙槽嵴萎缩三维有限元模型，由16077个单元，23635个节点构成。结论：采用螺旋CT扫描，数字化影像数据采集，三维重建技术结合ANSYS6．0软件可以建立理想的下颌骨牙槽嵴萎缩模型。     

牵张成骨增高山羊牙槽嵴动物模型建立的研究

目的：采用山羊下颌无牙区及下颌第一前磨牙区构建牵张成骨增高牙槽嵴的动物实验模型，并研究此模型的有效性及可行性。方法：陕西关中山羊6只，选取一侧山羊下颌无牙区至下颌第一前磨牙根尖下方行矩形截骨，安装骨牵张器，间歇7d后牵张增高牙槽嵴，1次／d，1mm／次，共加力8d。分别固定4，8周后取材。行X线，临床大体和组织学观察。结果：平均牙槽嵴增高分别为7．5，7．Omm；X线片示：牵张后4周，牵张间隙已被新生骨组织所充填，新生骨较原有骨密度低。牵张后8周，新生骨密度与旧骨相同。组织学观察显示：牵张后8周有成熟的骨小梁及骨皮质形成。牵张区牙齿牙髓结构正常。结论：山羊下颌无牙区及下颌第一前磨牙区可作为牵张成骨增高牙槽嵴新的实验动物模型。     

山羊下颌骨牵张成骨中髁突软骨表面应力分布的三维有限元研究

目的:分析山羊下颌骨牵张成骨中下颌骨牵张延长后髁突软骨表面的应力分布规律。方法:实验于2005-01/12在四川大学华西口腔医院动物手术中心和四川大学生物力学工程实验室完成。对1只山羊右下颌骨行骨皮质切开术后进行牵张,每日加力4次,牵张频率为每6小时0.2mm,每天共延长下颌骨0.8mm,牵张速率为0.8mm/d,连续加力12d后固定牵张器进入牵张固定期,牵张完成后第4周处死动物,采用SIMENSSOMATOM16型螺旋CT对其颅面骨行CT扫描后,将CT影像导入专用三维图像重建软件mimics进行三维模型的重建,并采用有限元分析软件Patran对所建下颌骨模型的颞下颌关节髁状突软骨表面的应力分布进行分析计算。结果:①术侧髁突软骨表面各部位的应力值远高于对侧犤术侧范氏力(MPa)/对侧范氏力(MPa):髁突前内斜面为14.6/0.92,髁突前中斜面为2.3/0.17,髁突前外斜面为4.5/0.9,髁突横嵴内1/3为5.7/0.6,髁突横嵴中1/3为2.6/0.8,髁突横嵴外1/3为1.8/0.11,髁突后内斜面为1.7/1.1,髁突后中斜面为0.9/0.2,髁突后外斜面为1.4/0.3犦。②术侧髁突前斜面为主要受压区域,髁突横嵴区和髁突后斜面为主要受拉区域。③术侧髁突前后向观察,髁突前斜面的范氏力平均值最大,髁突横嵴区域其次,髁突后斜面区域应力平均值最低;从髁突内外向观察,髁突内侧的平均范氏力大于髁突中份和外侧。结论:下颌骨牵张成骨中由于牵张力的作用会导致术侧髁突软骨表面产生一定的应力,应力的产生可能导致关节结构改变。     

Smad7在兔下颌骨牵张成骨过程中的表达

背景:有研究表明Smad7可结合并抑制骨形成蛋白受体的下游信号,而骨形成蛋白可促进牵张成骨过程中的骨愈合,并且Smad7对软骨形成起到抑制作用,但Smad7在牵张成骨中的作用机制尚不清楚.目的:利用种植型牵张器增高兔下颌牙槽嵴,观察下颌骨牵张成骨过程中Smad7的表达规律.方法:将雄性日本大耳白兔24只随机分为对照组4只,牵张成骨组20只,其中牵张成骨组再按牵张时间点不同再随机分为牵张成骨1 d,1,2,4和6周组,4只/组.选取牵张成骨组兔左侧下颌骨行牵张成骨,其间歇4 d,开始种植型牵张器垂直增高兔下颌牙槽嵴.各组分别于牵张成骨后1 d,1,2,4,6周取材,在牵张成骨侧下颌骨行骨密度测量,用免疫组织化学法观察兔下颌骨牵张过程中不同时期Smad7的表达和分布.结果与结论:Smad7在正常下颌骨组织中有少量表达,在牵张后1 d下颌骨中的Smad7表达高于对照组(P<0.05).牵张成骨后1,2和4周组的Smad7表达比牵张成骨后1 d组有所减少,但仍高于对照组,牵张成骨后6周时与对照组差异无显著性意义(P>0.05).牵张区下颌骨骨密度值在牵张成骨后1 d最低,1,2和4周组骨密度值相比对照组逐渐增高(P<0.01).提示Smad7在牵张成骨过程的不同时期表达不同,Smad7可能对牵张成骨早期的新骨形成起一定的促进调节作用.     

山羊下颌骨牵张成骨中髁突软骨表面应力分布的三维有限元研究

目的：分析山羊下颌骨牵张成骨中下颌骨牵张延长后髁突软骨表面的应力分布规律。 方法：实验于2005—01／12在四川大学华西口腔医院动物手术中心和四川大学生物力学工程实验室完成。对1只山羊右下颌骨行骨皮质切开术后进行牵张，每日加力4次，牵张频率为每6小时0．2mm，每天共延长下颌骨0．8mm，牵张速率为0．8mm／d，连续加力12d后固定牵张器进入牵张固定期，牵张完成后第4周处死动物，采用SIMENS SOMATOM16型螺旋CT对其颅面骨行CT扫描后，将CT影像导入专用三维图像重建软件mimics进行三维模型的重建，并采用有限元分析软件Patran对所建下颌骨模型的颞下颌关节髁状突软骨表面的应力分布进行分析计算。 结果：①术侧髁突软骨表面各部位的应力值远高于对侧[术侧范氏力（MPa）／对侧范氏力（MPa）：髁突前内斜面为14．6／0．92，髁突前中斜面为2．3／0．17，髁突前外斜面为4．5／0．9，髁突横嵴内1／3为5．7／0．6，髁突横嵴中1／3为2．6／0．8，髁突横嵴外1／3为1．8／0．11，髁突后内斜面为1．7／1．1，髁突后中斜面为0．9／0．2，髁突后外斜面为1．4／0．3]。②术侧髁突前斜面为主要受压区域．髁突横嵴区和髁突后斜面为主要受拉区域。③术侧髁突前后向观察，髁突前斜面的范氏力平均值最大，髁突横嵴区域其次，髁突后斜面区域应力平均值最低；从髁突内外向观察，髁突内侧的平均范氏力大于髁突中份和外侧。 结论：下颌骨牵张成骨中由于牵张力的作用会导致术侧髁突软骨表面产生一定的应力．应力的产生可能导致关节结构改变。     

双维控制牙槽骨牵张器的成骨效应

背景:牵张成骨增高牙槽嵴在基础研究及临床已有很多成功报道,双维控制垂直牙槽骨牵张器可有效防止单向直线牵张器行牙槽骨牵张发生轴向移位.目的:研制双维控制的牙槽骨牵张器,并通过动物实验观察其成骨效应.方法:选择杂种犬4只,拔除一侧下颌前磨牙形成萎缩牙槽骨模型.1个月后行骨切开放置双维牵张器,7 d后垂直牵张 (1 mm/d,共5 d).完成垂直牵张后,利用双维牵张器颊向控制功能将移动骨块颊向牵出(大约2.4 mm),固定2个月后行大体观察及组织学检查.结果与结论:4只犬中2只黏膜伤口愈合良好,2只黏膜出现裂开,行二次缝合后愈合,牵张器固位良好,未出现松动、脱落.牵张骨块向垂直向及颊向的位移量满足实验目的要求,牙槽骨垂直向高度平均增加(5.0±0.2) mm,颊向宽度平均增加(2.4±0.3) mm.大体观察及组织学检查均证实牵张成骨的骨块新骨形成良好.说明双维控制垂直牙槽骨牵张器能较好的控制移动骨块垂直或颊向的移动方向,并且新骨形成良好.     

Biomechanical characteristics of regenerated cortical bone in the canine mandible

To test the mechanical properties of regenerate cortical bone created using mandibular bone transport (MBT) distraction, five adult male American foxhound dogs underwent unilateral distraction of the mandible with a novel MBT device placed to linearly repair a 30-35 mm bone defect. The animals were sacrificed 12 weeks after the beginning of the consolidation period. Fourteen cylindrical specimens were taken from the inner (lingual) and outer (buccal) plates of the reconstructed mandible and 21 control specimens were removed from the contralateral aspect of the mandible. The mechanical properties of the 35 cylindrical cortical bone specimens were assessed by using a non-destructive pulse ultrasound technique. Results showed that all of the cortical mechanical properties exhibit higher numerical values on the control side than the MBT regenerate side. In addition, both densities and the elastic moduli in the direction of maximum stiffness of the regenerate cortical bone specimens are higher on the lingual side than the buccal side. Interestingly, there is no statistical difference between elastic modulus (E(1) and E(2) ) in orthogonal directions throughout the 35 cortical specimens. The data suggest that not only is the regenerate canine cortical bone heterogeneous, but the elastic mechanical properties tend to approximate transverse isotropy at a tissue level, as opposed to control cortical bone, which is orthotropic. In addition, the elastic mechanical properties are higher not only on the control side but also in the lingual anatomical position, suggesting a stress shielding effect from the presence of the reconstruction plate.     

颧骨内置弧形牵张成骨器修复部分上颌骨缺损的可行性

背景:由于骨性支持缺乏,上颌骨大型缺损功能性修复是一项很困难的工作,现通过动物实验阐述并考察一种上颌骨缺损部分修复,重建骨性支持的新方法。目的:考察以自行研制的骨牵张器进行颧骨内置弧形牵张成骨修复部分上颌骨,重建骨性支持的可行性。设计:观察性动物实验。单位:解放军第二五二医院口腔科。材料:选用健康杂种犬2只,雌性,犬龄1～1.5岁,体质量20～25kg。颧骨内置弧形骨牵张器由三部分组成:弧形轨道、滑块、轨道中央的柔性中心螺杆,前两者由钛合金制造,中心螺杆由超弹性钛镍合金丝制造,每旋转1周,滑块移行0.35mm,最大牵引距离为25mm。方法:实验于2003-10/2004-02在解放军第四军医大学动物实验中心完成。在犬上颌骨、颧骨区域制作宽18～20mm节段性缺损,模拟上颌骨缺损,然后截骨制作骨转移盘,安置骨牵张器,实施颧骨内置弧形牵张成骨,术后第5天开始以1.05mm/d(0.35mm/次,3次/d)的速率加力牵引,连续13d。在牵引前,牵引结束时,固定期2,4,8周时,以颧骨、颧弓位X射线平片对成骨过程进行观察。主要观察指标:实验动物及骨牵张器大体状况及新骨生成效果。结果:实验内容均按计划完成,X射线平片示,牵引结束时,骨移动盘实现显著的改向、内旋,弧线式牵引约12mm,固定期8周时,各观察项目显示,新生骨骨质密度接近正常,与双侧正常骨质连续,弧线完整平滑,颧骨弧线式牵张成骨基本完成。结论:自行研制的骨牵张器由于其弧度适应于上颌骨、颧骨区域,具有应用于颧骨内置弧形牵张成骨修复部分上颌骨的可行性。     

钛镍记忆合金牵张成骨的骨密度及生物力学测试

背景:钛镍记忆合金牵张器采用保留舌侧部分骨皮质的截骨方式,没有间歇期,与以往其他牵张器方法有所不同,因此对该方法成骨时间及质量都需要进行重新评价.目的:通过对新生骨密度和生物力学测试观察钛镍记忆合金牵张器牵张成骨效果.设计:随机对照观察.单位:解放军总医院口腔科.材料:选用雄性健康成年杂种犬12只,体质量21～26 kg,由解放军总医院医学实验动物中心提供并饲养.实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准.实验用牵张器为自行研制.XR-36型双能X线骨密度仪为美国Norland公司生产.858 Mini Bionix Ⅱ型生物材料实验机为美国MTS公司生产.方法:实验于2000-07/2004-05在解放军总医院医学实验动物中心完成.①采用统计软件随机法将实验犬分为牵张3个月组和牵张6个月组,每组各6只.两组实验犬左侧下颌骨均为实验侧,右侧下颌骨为自身对照侧.②牵张3个月组和牵张6个月组分别于牵张完成后3,6个月麻醉后处死实验犬,切取下颌骨标本,对牵张间隙上方、牵张间隙及牵张间隙下方进行双能X线骨密度测量,同时切取实验侧牵张侧区域中段及对照侧相应部位进行压缩生物力学测试,计算抗压强度、弹性模量.主要观察指标:①牵张3个月组和牵张6个月组实验犬牵张侧及对照侧下颌骨密度测量结果.②实验侧牵张侧区域中段及对照侧相应部位抗压强度、弹性模量.结果:纳入实验犬12只,12只均进入结果分析,无脱落.①下颌骨密度测量结果:牵张3个月组实验犬下颌骨牵张侧牵张间隙上方骨密度低于对照侧,差异有显著性意义(t=-2.898,P＜0.05).牵张6个月组实验犬两侧各区域间的骨密度差异均无显著性意义(P＞0.05).②压缩生物力学检测结果:牵张3个月组实验犬下颌骨牵张侧抗压强度、弹性模量均低于对照侧,差异有显著性意义(t=-3.274,-3.534,P＜0.05).牵张6个月组实验犬两指标较牵张3个月组均有增加,差异无统计学意义(P＞0.05).结论:使用全埋置的钛镍记忆合金牵张器牵张成的新骨有足够的强度和质量,可以进行种植等后期修复.     

脱脂对异体皮质骨生物力学的影响

背景:脱脂的目的在于通过清除脂肪和脂蛋白,减少特殊细胞表面抗原,以降低免疫排斥反应,改善异体骨的生物相容性,提高异体骨移植的成骨能力,但目前有关脱脂对骨生物力学性能的影响尚无统一观点.目的:探讨脱脂对异体皮质骨生物力学性能的影响.设计、时间及地点:随机分组自身对照观察实验,于2006/2008在广东医学院附属福田人民医院完成.材料:新鲜宰杀的成年健康牛股骨8对.从每一对牛股骨相应位置中挑取约50 mm长,10 mm宽的骨块,将骨块打磨成7 mm×7 mm×40 mm长方体牛皮质骨试件24对.方法:将24对试件随机抽签法分成2组(n=12),每对中随机抽取一个试件为实验组,另一个试件为对照组.实验组试件在1:1的三氯甲烷:甲醇混合液500 mL中脱脂24 h:对照组标本按同样流程在去离子水中浸泡24 h.两组分别选取6个试件进行抗压缩试验及三点弯试验.主要观察指标:力学试验中每一试件所能承受的载荷、挠度.结果:压缩试验显示,与对照组比较,实验组的试件所能承受的最大压力明显减小,且脱脂后每个试件间所受最大应力的差别明显缩小,试件的脆性增加,最大应变减小,弹性模量增大(P均<0.05);三点弯试验显示,与对照组比较,实验组的试件所能承受的最大载荷明显减小,所受最大应力的差别明显缩小,最大挠度减小,弹性模量增大(P均<0.05).结论:脱脂后皮质骨的力学强度下降,脆性增加.     

Prediction of strength of cortical bone in vitro by microcomputed tomography

OBJECTIVE: The aim of this study was to evaluate the predictive value of bone mineral density and intracortical porosity measured by microcomputed tomography for the strength of cortical bone biopsies. DESIGN: Experimental study comparing the predictive value of bone mineral density and of intracortical porosity determined in vitro by microcomputed tomography for the mechanical properties of cortical bone cylinders. BACKGROUND: The assessment of cortical bone strength might be relevant for the prediction of fracture risk or the choice of suitable therapy strategies in orthopaedic surgery. The predictive value of cortical density for the mechanical properties is discussed controversially. The relevance of intracortical porosity measured by histomorphometry has been established, but the predictive value of porosity determined by microcomputed tomography remains to be explored. METHODS: Femoral cortical bone specimens from the mid diaphysis of 24 patients were harvested during total hip replacement procedure at the location, where a diaphyseal hole (diameter 4.5 mm) was drilled in order to reduce the intramedullary pressure. In vitro intracortical porosity and bone mineral density measurements by microcomputed tomography were compared with strength and elastic modulus assessed by a compression test transverse to the Haversian systems of the same specimens. RESULTS: Significant negative correlations were found between porosity measured by microcomputed tomography scans and yield stress, stiffness and elastic modulus (P<0.001), however, the positive correlations between bone mineral density and mechanical parameters were stronger (P<0.0001). The mechanical parameter best predicted by mineral density as well as by porosity was yield stress (r=0.72,P<0.0001;r=-0.64,P<0.001). CONCLUSIONS: Bone mineral density determined by microcomputed tomography imaging in vitro may be a potent method to predict mechanical properties of cortical bone non-destructively. The application in vivo remains to be explored.     

颧骨三维牵张器的初步研制

背景:自从牵张成骨进入颌面外科以来,牵张器决定着牵张成骨的发展,突破直线牵张成骨的关键在于设计三维牵张器。目的:对颧骨外固定三维牵张器的设计和制作进行探讨。设计:研制一种新型外置式三维牵张器,进行羊颧骨三维牵张成骨实验。单位:安徽医科大学第一附属医院口腔科。材料:牵张器均为组织相容性好的生物材料钛制成,该牵张器包括支撑、牵张、变向3部分,另外,还有钛垫片、扳手、橡皮垫等配件。方法:10月龄羊,将离体羊头处理后制备离体羊颧骨标本,羊颧骨大体形状呈弧形,由一体四突构成,大体形状结构和骨连接与人颧骨相似。根据机械移动原理,设计两块可相对移动的支撑板,一定范围内在两个垂直方向任意移动,带动牵张杆改变牵张方向,进行三维牵张成骨,在离体羊颅骨模型上进行模拟牵张成骨。主要观察指标:在牵张杆的作用下,牵张板在三维方向移动以及牵张器整体稳定情况。结果:自行研制的三维缝牵张器重量30g,牵张杆前后向移动2cm左右,上下方向移动3.5cm左右,向外移动3cm左右,牵张控制准确,三维变向简便易行。结论:设计的外固定三维牵张器可以三维牵张,操作简便易行,控制准确。     

下颌骨牵张成骨和牵张器拆除时机的评价

目的:牵张成骨是治疗颌骨畸形和骨缺损的新方法,但力学研究及由此而确立的牵张器拆除时机的研究甚少。通过建立了山羊下颌骨牵张模型,观察下颌骨牵张后的物理、机械特性,探索牵引器拆除的时间。方法:8只山羊单侧下颌骨2次/d,1mm/d,共8d,后以牵开器继续固定至4周,行放射学、组织学、骨密度及力学测试。结果:牵拉术后下颌骨成骨明显,牵拉后2周,X线示骨间隙内新骨已基本连接骨缺损,4周时骨化明显。其骨密度与正常松质骨无明显差别,极限载荷为正常侧的61%。结论:生长期山羊为一良好的下颌骨牵张模型动物,牵拉后4周可以考虑去除牵开器。     

固定期放疗对兔下颌骨牵张成骨术中新骨形成影响的实验研究

目的研究固定期放疗对兔下颌骨牵张成骨新骨形成的影响。方法 30只成年新西兰大耳白兔随机分成A、B、C三组,A组实验动物行双侧下颌骨皮质骨切开术并植入牵张器,5d后开始骨牵引,速率为0.5mm/次,2次/d,连续10d,共延长下颌骨10mm,固定10周;B组实验动物行双侧下颌骨皮质骨切开、植入牵张器,进行骨牵张,牵张结束后固定10周,并在固定4周后开始用直线加速器照射双侧下颌骨,5.4Gy/次,隔日1次,共5次,总剂量为27Gy;C组动物为对照组。固定期结束处死动物后,取各组动物牵张区新生骨痂行X线检查、组织学观察、骨形态计量学分析、骨密度测定及三点弯曲试验测试牵引区抗弯强度。结果大体观察和X线检查显示所有进行下颌骨牵张的实验动物牵张间隙均有新骨形成,骨小梁沿牵张方向排列,骨密度较高;组织学观察显示A组实验动物牵张区均充满排列整齐的新生编织骨,B组可见较多的胶原纤维成发及软骨岛,新生骨小梁不及A组致密、成熟;骨形态计量学分析和机械力学分析结果显示B组的新生骨在骨密度和新生骨小梁数目上与A组比较无统计学差异,但是在新骨矿化程度方面,固定期放疗组较差,其机械强度也较低(P<0.05)。结论在牵张成骨术的固定期进行放疗仍可以出现牵张区的新生骨形成,但软骨成分较多,机械强度较低。牵张成骨术用于颌骨恶性肿瘤切除术后颌骨早期重建是可行的。     

Stress analysis of interbody fusion--finite element modelling of intervertebral implant and vertebral body

OBJECTIVE: To investigate stresses in cage type interbody fusion systems during compressive loading.Design. The study uses finite element methods to investigate predicted stresses. Previously published experimental material properties are used as inputs to the numerical simulation. BACKGROUND: Interbody spinal fusion procedures using cage style intervertebral implants often cause subsidence failure of the vertebral endplate, resulting in potential pain and mechanical instability of the fusion system. METHODS: Finite element models were developed to simulate compressive load transfer between interbody implants and adjacent vertebral body. The vertebral body was modelled using separate finite element mesh regions for cancellous core and cortical shell, with the meshes tied together at the core/shell interface. Coulomb friction was implemented to model the contact between implants and vertebral endplate.Results. Simulation results predicted endplate stresses of approximately 12 times the nominal contact pressure due to differing deformation stiffnesses of the implant and endplate structures. Reduction of the cancellous core elastic modulus to simulate severely osteoporotic bone resulted in endplate stresses up to three times higher than the values for an intact cancellous core. CONCLUSIONS: In this study, finite element analysis was used to investigate the stresses in interbody fusion systems. Published vertebral loads corresponding to certain activities were shown to generate endplate stresses which approach and exceed the failure stress for cortical bone. Endplate stresses are strongly dependent on the modulus of the underlying cancellous core. RELEVANCE: Endplate subsidence failure can potentially occur at the corners of existing cage-type interbody implants under physiological compressive loads. Matching material properties between cortical endplate and implant does not guarantee optimal contact conditions, and overall bending stiffness should be assessed.