椎体后凸成形骨水泥注射治疗的有限元模型数字化评价

背景:由于经皮椎体后凸成形的治疗原理、远期疗效、并发症均与其生物力学密切相关,其生物力学引起了广泛关注。目的:建立椎体后凸成形骨水泥注射治疗后的生物力学变化及骨水泥泄漏虚拟数字化评价系统。方法:在前期实验已建立的L3-L5三维模型的基础上进行椎体后凸成形骨水泥注射操作,并导入Abaqus2016软件将模型立体化,进行有限元分析,分析骨水泥注射方式、注射压力及注射量对L4骨折椎体终板应力的影响。结果与结论:①模拟经皮椎体后凸成形手术操作填充骨水泥后,L4骨折椎体终板在骨水泥的承载分压作用下应力明显降低。不同注射方式对L4骨折椎体终板所受应力影响不显著(P> 0.05),但双侧注射使骨水泥分布更加均匀,效果最好;②不同注射压力对L4骨折椎体终板所受应力影响不显著(P> 0.05),但随着注射压力的增加,骨水泥分布更加分散,更容易出现渗漏;③随着骨水泥注射剂量逐渐增加,L4骨折椎体终板应力逐渐降低(P<0.05),注射2 mL时不能恢复椎体的生理刚度,4 mL时骨水泥分布更加集中,8 mL时达到屈服点;④骨水泥注射后,下位椎体上终板比上位椎体下终板更容易出现再骨折的情况:⑤结果表明,模拟手术前后L4椎体终板应力发生明显转移,即L4上终板应力增加,L4下终板应力减少;不同注射方式对手术结果影响不大,但双侧注入的骨水泥分布更加均匀,降低了术后再次骨折和塌陷的概率;选用低注射压力可降低术后骨水泥泄露风险;4 mL注射量既能使病椎恢复较好的刚度及生理曲度又未达到屈服点而引起再次骨折。     

骨水泥注射体积与骨质疏松压缩性骨折椎体及邻近椎体应力的关系

背景：椎体成形及椎体后凸成形可有效修复骨质疏松性椎体压缩性骨折,但术后可引起骨折椎体及邻近椎体应力改变易导致新发骨折。 目的：应用三维有限元法分析椎体成形不同体积骨水泥注射后骨折椎体及邻近椎体的应力变化。 方法：选取1例有代表性的健康成年男性志愿者行腰椎CT扫描,将图像处理后导出应用Mimics进行三维重建,应用Geomagic对三维模型进行光滑、打磨、去噪,Ansys Workbench下装配实体模型,赋值后建立L2-L4段骨质疏松椎体压缩性骨折模型。设定在L3椎体注入分别1 mL、2 mL、4 mL、6 mL骨水泥,骨水泥在椎体中央呈球形分布。在L2上表面施加500 N预载荷,附加弯矩为50 N•m,约束L4下表面自由度。模拟L2-L4前屈、后伸、右屈及右侧轴向旋转4种运动状态,比较不同体积骨水泥注射前后骨折椎体及上下邻近椎体的应力变化。 结果与结论：骨折椎体及邻近椎体应力骨水泥注射后均较注射前明显增加,并随骨水泥注入量的增加骨折椎体及邻近椎体承受的应力也随之增大,其可能是导致邻近椎体骨折的因素之一。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程      

骨水泥不同分布对骨质疏松性椎体压缩性骨折的生物力学影响:三维有限元分析

目的:在骨质疏松性椎体压缩性骨折（OVCFs）椎体成形术（PVP）中,病椎内骨水泥分布不充分、不对称,将影响手术效果及远期症状。本文研究椎体成形术中骨水泥在椎体内分布情况对术后病椎的应力影响。方法:利用志愿者椎体CT数据,建立T12~L2椎体有限元模型。模拟L1椎体OVCFs,行PVP。向L1椎体内注入骨水泥柱,骨水泥形成3组分布模式（骨水泥分布不充分组、分布充分组和分布不对称组,其中分布不对称组包括骨水泥偏上分布和偏下分布）。研究不同方向运动对术后L1椎体的生物力学影响。结果:（1）与骨质疏松的L1椎体应力相比,术后L1椎体松质骨中最大应力的分布主要集中于骨水泥周围的松质骨,而皮质骨中最大应力的分布没有变化。（2）与骨水泥分布充分组相比,不充分组L1椎体的松质骨和皮质骨的最大应力和最大位移均显著增加,而不对称组中松质骨的最大应力显著增加。（3）在不同方向的载荷条件下都能得到相似的结果。结论:（1）在OVCFs的PVP中,病椎骨水泥分布不充分会引起术后该椎体最大位移明显增加,导致术后疼痛未缓解。（2）病椎骨水泥分布不充分和分布不对称会引起术后病椎皮质骨及松质骨的最大应力明显增加,所以容易导致术后病椎的再次骨折。     

椎体后凸成形后相邻椎体生物力学的有限元分析

背景:椎体后凸成形后相邻椎体新发骨折的发生率为2.4%～23%,并且6个月内2/3骨折发生于邻近椎体,其原因是骨质疏松的发展,还是骨水泥强化的结果,目前存有争论。目的:应用脊柱有限元分析方法分析生理载荷作用下,椎体后凸成形后相邻椎体终板的应力变化与相邻椎体新发骨折的相关性。方法:收集老年骨质疏松女性胸腰椎CT扫描资料,利用一系列计算机辅助设计软件构造相对应的T12-L1-L2骨质疏松性椎体的三维有限元模型。模拟L1椎体为楔形压缩骨折椎体(前缘高度较正常降低60%),模拟经皮椎体后凸成形模型,复位骨折椎体(L1椎体高度较正常降低10%,代表骨折椎体复位),在L1椎体内置入2个对称的圆柱体PMMA骨水泥块共约4mL。分析轴向压缩、前屈和后伸3种加载状态下正常椎体、手术前后相邻椎体的应力变化情况。结果与结论:与正常椎体比较,L1压缩性骨折模型和椎体后凸成形后模型相邻椎体终板最大应力值分别增高76%和27%;椎体后凸成形模型后部结构的应力水平较正常椎体平均增加13.2%,其中椎弓根增加4.5%,峡部增加6.15%和关节点增加25.6%。与L1椎体压缩性骨折模型相比,L1椎体后凸成形后椎弓根、峡部和关节突应力均有所降低。结果说明椎体后凸成形后,T12椎体下位终板和L2椎体上位终板的应力值在各种状态下均较正常椎体增加,应力增加可能导致终板骨折可能性增加,进而导致相邻椎体骨折的风险性增加,这一观点尚需进一步研究的支持。     

椎体后凸成形椎间盘骨水泥渗漏时行相邻椎体预防性强化的有限元分析◆

背景：椎体后凸成形术后相邻椎体发生骨折时有报道,很多学者分析椎间盘骨水泥渗漏是相邻椎体继发骨折的重要原因之一。 目的：以有限元方法分析椎体后凸成形并发椎间盘骨水泥渗漏时其相邻椎体生物力学的变化,进而分析相邻椎体继发骨折的原因并寻求补救措施。 方法：利用MIMICS、ABAQUS等软件重建胸腰段(T11~L2)三维有限元模型,模拟L1椎体骨质疏松性压缩性骨折及椎体后凸成形治疗,观察有无T12~L1椎间盘骨水泥渗漏对骨折相邻椎体的生物力学影响;进一步分别模拟以2,3,4 mL骨水泥对T12椎体行预防性强化,观察不同载荷下不同模型整体及各部分的Von Mises应力。 结果与结论：成功建立了相关三维有限元模型。相邻椎体T12及其下终板的最大应力在T12~L1椎间盘有骨水泥渗漏组比无渗漏组的明显增加;T12椎体不同剂量骨水泥预防性强化后最大应力不同程度降低,且小剂量(2~4 mL)骨水泥预防性强化并不明显影响其余椎体、椎间盘的生物力学行为。提示椎体后凸成形并发椎间盘骨水泥渗漏可能会导致相邻椎体继发骨折,同时行相邻椎体预防性强化可能会减少继发骨折的发生。      

骨水泥对椎体成形术治疗胸腰椎骨质疏松压缩性骨折的生物力学影响

目的运用有限元方法模拟椎体成形术中骨水泥剂量对不同骨质疏松程度胸腰椎T11~L3生物力学影响,为术前骨水泥注射量的选择提供理论依据。方法基于CT图像建立胸腰椎T11~L3有限元模型并验证。建立12个不注射骨水泥的不同骨质疏松程度椎体对照组模型,向椎体L1分别注射1.8、3.6 m L骨水泥,建立24个不同骨质疏松程度的骨水泥增强椎体有限元模型。在椎体T11上表面施加500 N垂直载荷和7 N·m力矩并计算分析椎体在垂直、后伸、前屈、侧弯及扭转工况下的应力和位移。结果注射骨水泥后,扭转载荷下椎体应力和位移变化最大。与对照组模型相比,注射1.8 m L骨水泥时,随椎体骨质疏松程度加重,扭转载荷下椎体L1应力从增加55.0%上升到87.7%,位移从减小6.5%上升到32.0%;最大骨质疏松程度的椎体T12和L2扭转应力变化率分别为3.6%和5.7%。注入3.6 m L骨水泥时,随椎体骨质疏松程度加重,扭转载荷下椎体L1应力从增加288.5%上升到313.8%,位移从减小8.9%上升到44.7%;最大骨质疏松程度的椎体T12和L2扭转应力变化率分别为7.3%、7.6%。结论骨质疏松程度的加重和骨水泥注射量的增加会引起椎体应力增加,特别是扭转载荷下椎体应力变化最大。对骨质疏松程度严重的骨折椎体选择小剂量骨水泥以避免较大的应力增加,且应限制病人的扭转活动。     

n-HA/PA66椎体增强器和椎体成形术治疗骨质疏松性椎体骨折的生物力学效果对比

目的对比研究n-HA/PA66椎体增强器和椎体成形术治疗骨质疏松性骨折椎体的生物力学效果,并为临床上选择n-HA/PA66椎体增强器的入路方式和数量提供理论依据。方法在正常椎体T11～L3有限元模型的基础上,建立4种增强器-椎体T11～L3有限元模型(横突入路A、横突入路B、腰大肌入路A和腰大肌入路B)、两种删除椎体横突间韧带的对照组模型,以及两种骨水泥-椎体T11～L3有限元模型(1.8、3.6 mL骨水泥)。在9种有限元模型上均施加500 N垂直荷载和7 N·m不同方向力矩,计算分析模型在垂直、前屈、后伸、侧弯和扭转工况下的应力和位移,并基于计算结果探究两种不同骨质疏松性椎体骨折治疗方法对椎体的生物力学影响。结果在相同荷载工况下,注入骨水泥后椎体的应力较植入增强器后椎体的应力增加更大,且位移减量更小。4种增强器-椎体T11～L3有限元模型中,采用腰大肌入路A方式(即经腰大肌单侧植入1枚增强器)植入增强器使得椎体应力增加最小。结论为了降低应力增加而引起再次骨折的风险,同时增强骨折椎体的刚度,建议临床医生应优先采用经腰大肌单侧植入1枚增强器来治疗骨质疏松性椎体骨折。     

椎体成形术后相邻椎体终板应力变化的有限元分析

目的：利用有限元方法分析椎体成形术对相邻椎体终板应力变化的影响。方法：在已建立的胸腰段骨质疏松性椎体压缩性骨折三维有限元模型上，模拟经皮穿刺椎体成形术(PVP)过程在胸12椎体中置入骨水泥，分析轴向压缩、前屈和后伸3种加载状态下手术前后相邻椎体终板的应力变化。结果：胸11下位终板和腰1上位终板手术前后总体应力变化不大。但两终板中间部分的应力在各种状态下术后较术前均有增加。结论：注入较小剂量(胸124．0ml)骨水泥，PVP不足以引起由于应力集中而造成相邻椎体骨折可能性增加。PVP中较小剂量的骨水泥注入是安全有效的。     

骨水泥注射椎体后凸成形对老年妇女邻近椎体塌陷影响的风险评估

文题释义： 骨质疏松性椎体压缩骨折：主要由于椎体内骨基质钙盐沉积降低、骨组织微结构破坏导致椎体硬度和强度下降,脆性增加,增加应力或出现损伤可导致椎体骨折,是骨质疏松常见的并发症之一,多发生于绝经后女性。 经皮球囊扩张椎体后凸成形：通过向椎体内注射骨水泥恢复椎体高度和提供坚强固定,可迅速缓解骨质疏松性椎体压缩骨折患者的疼痛症状,部分恢复椎体高度,降低围术期并发症发生率,增强椎体强度与硬度,提高术中灌注骨水泥的安全性,成为治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的主要术式。 背景：经查询,目前尚无关于海口市或海南省老年女性骨水泥注射椎体后凸成形术后邻近椎体骨折风险因素的报道。 目的：探讨老年妇女骨质疏松性椎体压缩骨折患者骨水泥注射椎体后凸成形术后邻近椎体塌陷(骨折)的危险因素。 方法：选择2015年1月至2018年10月海南省人民医院收治的192例老年女性骨质疏松性椎体压缩骨折患者,年龄61-84岁,均进行骨水泥注射椎体后凸成形治疗,记录患者一般指标、骨科指标,以及术后3个月内邻近椎体骨折发生率,分析患者病历资料与术后邻近椎体骨折的相关性。研究经海南省人民医院伦理委员会审核通过,批准号：20180917。 结果与结论：①192例患者术后3个月内发生邻近椎体骨折53例(68个椎体),邻近椎体骨折发生率为27.60%;②单因素分析显示,年龄、体质量指数、绝经年龄、糖尿病、骨密度T值、强化椎体个数、骨水泥外渗、骨水泥用量、术后是否应用唑来膦酸可影响椎体后凸成形术后邻近椎体骨折的发生(P < 0.05),吸烟、饮酒、初潮年龄、孕产、产次、高血压、糖皮质激素史、椎体压缩程度、手术入路、骨水泥分布不会影响椎体后凸成形术后邻近椎体骨折的发生(P > 0.05);③多因素Logistic分析结果显示,年龄≥75岁、骨密度T值<-4.5、骨水泥外渗、强化椎体个数是影响邻近骨折的危险因素(P < 0.05),绝经年龄≥47岁、术后应用唑来膦酸是邻近椎体骨折的保护性因素(P < 0.05);④结果表明,对于接受骨水泥注射椎体后凸成形治疗的老年女性骨质疏松性椎体压缩骨折患者,除年龄、骨密度T值、骨水泥外渗、强化椎体个数和抗骨质疏松治疗等因素外,绝经年龄过早也应引起临床重视。 ORCID: 0000-0002-8050-5724(吴斌) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

骨水泥弥散类型对强化椎体生物力学特性影响的有限元分析

背景：经皮椎体强化治疗骨质疏松性椎体压缩骨折时,强化椎内骨水泥弥散类型主要为中部分离、中部融合、前部分离和不均匀分离4种,目前尚无研究对比这4种骨水泥弥散类型对强化椎体生物力学特性的影响。目的：运用三维有限元法分析骨水泥弥散类型对强化椎体生物力学特性的影响。方法：构建T₁₂骨质疏松性椎体压缩骨折三维有限元模型,然后模拟双侧椎体成形手术,其中骨水泥分中部分离、中部融合、前部分离和不均匀分离4种弥散类型,设置材料属性参数、边界条件、施加载荷(在T₁₀上终板持续施加垂直向下260 N载荷,同时分别施加前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转10 N·m力矩),分别导入LS-DYNA软件求解。结果与结论：(1)在所有加载条件下,不均匀分离模型的骨水泥应力最大;左侧屈曲时,不均匀分离模型的骨水泥最大应力比中部分离模型、中部融合模型、前部分离模型分别高出4.4,8.6,4.8倍;中部分离、前部分离、不均匀分离模型左侧屈时的骨水泥最大米塞斯应力最大,中部融合模型右侧屈时的骨水泥最大米塞斯应力最大,所有模型左右旋转时的骨水泥最大米塞斯应力最小;(2)左右旋转时,不均匀...     

伴裂隙征的骨质疏松椎体骨折椎体强化后骨水泥分布模式

背景：伴真空裂隙征骨质疏松椎体骨折患者经皮椎体后凸成形治疗后的骨水泥分布模式对疗效是否有影响,国内尚未见相关报道。 目的：观察伴真空裂隙征骨质疏松椎体骨折患者经皮椎体后凸成形治疗后两种骨水泥分布模式的临床疗效。 方法：回顾性分析2008年2月至 2011年11月行经皮椎体后凸成形治疗61例伴真空裂隙征骨质疏松椎体骨折患者的临床资料。测量椎体高度恢复、后凸角矫正情况,记录骨水泥注入量、骨水泥渗漏分布及邻近椎体骨折等并发症情况,以目测类比评分评估腰背部疼痛的程度,Oswestry功能障碍指数评估活动功能受限程度。 结果与结论：根据椎体内骨水泥分布的X射线或CT表现分为团块状组29例和海绵状组32例。团块状组骨水泥注射量(5.20±0.62) mL,海绵状组骨水泥注射量(4.80±0.66) mL,组间比较差异有显著性意义(P < 0.05)。患者均获得16个月以上的随访,两组治疗后3 d及末次随访时目测类比评分、Oswestry功能障碍指数较治疗前明显降低(P < 0.05),海绵状组同期疼痛缓解明显优于团块状组(P < 0.05)。两组治疗后3 d及末次随访时前缘及中线椎体高度、后凸角较治疗前明显恢复(P < 0.05),团块状组同期在影像学指数恢复上优于海绵状组(P < 0.05)。继发相邻椎体骨折发生率团块状组为14%,海绵状组为6%,组间比较差异有显著性意义(P < 0.05)。在漏渗率方面团块状组为17%,海绵状组为25%,组间比较差异有显著性意义(P < 0.05)。结果可见海绵状骨水泥分布比团块状分布模式更能有效稳定地缓解疼痛,改善患者生活质量,但漏渗率更高。团块状分布模式比海绵状分布模式更能恢复椎体的高度,治疗后继发相邻椎体的骨折发生率更高。     

椎体后凸成形骨水泥注入对骨质疏松邻近腰椎生物力学的作用

背景：术后邻近椎体继发性骨折是经皮椎体后凸成形骨水泥注入最常见的并发症,研究经皮椎体后凸成形骨水泥注入对骨质疏松邻近腰椎生物力学功能的影响对临床应用具有一定的指导意义。 目的：分析经皮椎体后凸成形骨水泥注入对骨质疏松兔模型邻近腰椎生物力学功能的影响。 方法：切除36只雌性新西兰大白兔双侧卵巢,建立L3椎体骨质疏松骨折模型,造模成功后随机均分为2组,实验组行椎体后凸成形骨水泥注入,对照组行开放复位内固定手术。术后5,10,15个月,检测L2、L4椎体骨密度及最大弯曲与压缩载荷,L3椎体前缘、后缘高度与L2及L4椎体平均高度的比值,L2与L4椎体矢状面Cobb角。 结果与结论：实验组术后不同时间点的骨密度值及最大弯曲与压缩载荷、椎体高度比值均高于术前(P < 0.05),矢状面Cobb角低于术前(P < 0.05);对照组术后不同时间点的骨密度值、最大弯曲与压缩载荷均高于术前   (P < 0.05),椎体高度比值及矢状面Cobb角与术前比较无差异;实验组术后不同时间点的骨密度值及最大弯曲与压缩载荷、椎体高度比值均高于对照组(P < 0.05),矢状面Cobb角低于对照组(P < 0.05)。表明椎体后凸成形骨水泥注入可改善骨质疏松骨折邻近椎体的骨密度、承载能力及后凸角度。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

骨水泥弥散类型影响胸腰段椎体成形后相邻椎体应力的三维有限元分析

背景:椎体成形术后出现邻近椎体骨折已得到广泛关注,骨水泥弥散类型影响邻椎应力改变的有限元研究国内外未见报道。目的:利用有限元方法分析3种骨水泥弥散类型对胸腰段椎体成形术后患椎相邻椎体在不同载荷下的应力变化。方法:选取1例L1椎体压缩性骨折患者,以及3例L1椎体成形术后骨水泥呈弥散型、混合型、团块型分布患者的原始CT数据,利用Mimics 19.0、Geomagic Studio 2013及SolidWorks 2017等软件,通过划分网格、定义材料属性、装配模型,建立T11-L2椎体功能单元压缩性骨折及3种骨水泥弥散类型的有限元模型。分别施加0.3 MPa(低压力)、1.0 MPa(中压力)、4.0 MPa(高压力)3级压力和前屈、后伸、侧屈、旋转4种载荷方向,观察模型T12、L2椎体在不同压力、载荷下的应力分布情况。结果与结论:①注入骨水泥后邻椎应力的增加与轴向压力的增加呈正相关;②骨水泥呈团块型分布时,在4种载荷方向下邻椎的最大应力值明显高于弥散型及混合型,其中在前屈、侧弯载荷下,混合型邻椎应力低于团块型、弥散型;③结果发现,骨水泥呈团块型分布是导致邻椎应力增高的重要因素,骨水泥呈混合型分布可能降低了相邻椎体骨折的风险。     

后凸成形中骨水泥量对相邻椎体终板影响的有限元分析

背景：最近研究表明经皮椎体后凸成形后存在相邻椎体骨折的问题,推测骨水泥泄露可能是其中的重要原因。 目的：探讨经皮椎体后凸成形中骨水泥量对相邻椎体终板的生物力学影响。 方法：建立骨质疏松性椎体压缩骨折病理三维有限元模型,分别在骨折椎体内填充10%,20%和30%椎体容积的骨水泥,分析轴向压缩、前屈和后伸三种情况下相邻椎体终板应力的变化情况。 结果与结论：与填充前相比,骨水泥容积按10%,20%和30%填充后,相邻椎体终板各种情况下的应力均增加,且随着骨水泥填充容积增加而增加。说明经皮椎体后凸成形中骨水泥用量增加,会导致相邻椎体骨折增加的概率。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

经皮椎体成形高黏度骨水泥注入修复老年椎体压缩骨折：椎体高度恢复评价

背景：在应用高黏度骨水泥以及椎体成形修复骨质疏松性椎体压缩骨折的过程中,骨水泥的推注量-压缩椎体高度的恢复-临床疗效”之间是否存在必然联系以及内在的规律,目前缺乏此方面的循证医学证据,且存在一定争议。 目的：观察经皮椎体成形高黏度骨水泥注入修复老年骨质疏松椎体压缩性骨折的椎体高度恢复情况。 方法：选取2011年1月至2012年12月新疆维吾尔自治区中医医院脊柱外科收治的骨质疏松压缩性骨折老年患者110例,共139椎,均由同一组外科医生采用经皮椎体成形治疗,在骨水泥拉丝期时在“G”形臂监视下将高黏度骨水泥注入骨折椎体内。治疗后随访12个月,以目测类比评分、Barthel指数、椎体高度恢复为观察评价指标。 结果与结论：110例患者共139椎,修复过程顺利,单个椎体骨水泥平均注入量为3-6 mL,平均3.5 mL。患者的目测类比评分由治疗前平均7.9分降到了治疗后12个月的平均1.8分;Barthel指数治疗前平均为40.25,治疗后12个月时为82.21,治疗后与治疗前比较目测类比评分和Barthel指数均有明显改善(P < 0.05)。治疗后139个椎体前、中部的高度增加到了原椎体高度的(81.25±9.26)%和(78.22±10.65)%,治疗后24 h、3个月、12个月与治疗前相比椎体前部、中部高度均有显著恢复(P < 0.05)。治疗后通过随访观察发现,发生高黏度骨水泥渗漏的椎体有5个,以上患者未出现临床症状,未发生神经损伤或肺栓塞等严重并发症。提示经皮椎体成形高黏度骨水泥注入修复骨质疏松性椎体压缩性骨折的过程中,不仅可以有效缓解患者疼痛,在不同程度上恢复压缩椎体的高度,而且并发症发生率低,患者恢复时间短。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

计算机模拟椎体成形对邻近节段力学影响的有限元分析

背景：椎体成形后邻近椎体再骨折的原因,是骨质疏松的发展过程,或是骨水泥增强、椎体成形干预造成的？ 目的：用有限元方法观察椎体成形对相邻椎体的力学影响,分析相邻椎体继发骨折的病因。 方法：利用MIMICS软件,对1例T₁₂骨质疏松性椎体压缩骨折患者CT图片进行预处理后导入ABAQUS软件中建立T10~L2三维有限元模型,模拟经椎弓根单侧和双侧入路椎体成形,设置0.3,1.0,4.0 MPa 3种轴向载荷进行生物力学分析。 结果与结论：成功建立了椎体成形前后的三维有限元模型。当轴向压力以0.3,1.0,4.0 MPa增加后,椎间盘、软骨终板和椎体整体的应力也成比例增加。椎体成形后增强椎体(T₁₂)上、下终板骨水泥注入侧的应力增强区域范围减少,所受最大应力明显减少;邻近椎间盘及椎体的应力分布无明显变化;T₁₂相邻椎体(T₁₁、L₁)及远端椎体(T₁₀、L₂)所受最大应力无明显改变。提示椎体成形后引起上下相邻椎体继发骨折的并发症可能和生物力学结果改变无关。     

骨移植与骨水泥增强对治疗骨质疏松椎体的生物力学相容性的有限元评估

目的研究松质骨粒移植增强和骨水泥增强对椎体治疗节段和相邻非治疗节段的生物力学相容性影响,探讨椎体重建前后的荷载传导机制。方法选取正常男性青壮年脊柱L1～L2节段标本进行薄层CT扫描,构建正常的和骨折复位后疏松的功能脊柱单元三维有限元模型,模拟经皮穿刺椎体后凸成形术(PKP)在L2椎体中心注入骨水泥,模拟经皮骨移植(Optimesh)在L2椎体中心置入松质骨粒,按照脊柱三柱理论施加轴向压缩、前屈和后伸荷载进行有限元分析。结果与骨质疏松模型相比,松质骨粒移植增强或骨水泥增强后相邻节段椎体应力应变的变化甚微;治疗节段增强区域的应力应变明显改变。另外,骨质疏松、松质骨粒移植增强、骨水泥增强对脊柱三柱轴向压缩位移和椎间盘平均内压没有影响。结论松质骨粒移植增强和骨水泥增强均能恢复骨折椎体的总体刚度和强度,有利于椎体功能重建;但从椎体与增强材料间的力学相容性和生物相容性的观点看,松质骨粒移植增强优于骨水泥增强。     

单双侧穿刺椎体成形术对邻近椎体再骨折影响的比较

目的探讨单侧与双侧穿刺椎体成形术对邻近椎体再骨折的影响。方法统计分析2013年2月至2016年2月因骨质疏松性椎体压缩性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures, OVCF)在我院进行经皮椎体成形术(percutanceous vertebroplasty,PVP)的80例患者术后邻近椎体再发骨折的情况,其中45例采用单侧穿刺,35例采用双侧穿刺,比较两种方法术后再发骨折率是否相同,并对比两种方法在骨水泥注入量、骨水泥椎间盘渗漏率、骨水泥分布情况、椎体高度恢复情况及Cobb角纠正情况、手术时间、X线曝光次数方面的差异性。结果单侧穿刺椎体成形术后再骨折率为24.4%,双侧穿刺椎体成形术后再骨折率25.7%,两种方法术后再骨折的发生率差别无统计学意义(P0.05),双侧穿刺的骨水泥注入量、手术时间、X线曝光次数明显多于单侧穿刺,差异有统计学意义(P0.05);双侧穿刺的骨水泥分布情况明显优于单侧穿刺,差异有统计学意义(P0.05);单侧穿刺与双侧穿刺在骨水泥椎间盘渗漏率、椎体高度恢复情况及Cobb角纠正情况无明显区别,差异无统计学意义(P0.05)。结论单侧穿刺椎体成形术与双侧穿刺椎体成形术术后邻近椎体再骨折率无明显差异,但由于单侧穿刺所需手术时间短,病人所承受的痛苦以及接受的辐射少,手术方法相对简单,因此一般情况下优先考虑单侧穿刺,若术中出现分布不均匀建议改为双侧穿刺。     

骨质疏松椎体经皮骨移植增强的有限元研究

目的:利用骨质疏松腰椎三维有限元模型,探讨松质骨粒和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)增强后对治疗节段和相邻非治疗节段椎体生物力学影响.方法:选取青壮年男性正常人体脊柱标本一具,范围为L1-L2建立L1-L2的三维脊柱功能单位的骨质疏松有限元模型.模拟经皮穿刺椎体后凸成形术(PKP)过程在L2椎体中分别置入松质骨粒和PMMA,分析轴向压缩、前屈和后伸3种加载状态下手术前后治疗节段和相邻非治疗节段椎体应力和应变的变化.结果:松质骨粒和PMMA均对邻近椎体生物力学的影响极小,但治疗节段椎体增强区域的应力增加和应力分布变化明显.结论:三维有限元力学分析表明两种材料均增强治疗节段的总体强度和刚度水平,有利于椎体功能的重建.但松质骨粒的增强对恢复治疗节段内部的应力水平要优于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA).     

椎体后凸成形对邻近节段力学影响的有限元分析

背景:椎体后凸成形术自应用临床以来取得了令人鼓舞的临床效果,但是术后邻近椎体发生骨折时有报道。从生物力学角度来分析邻近椎体发生骨折的可能原因具有重要价值。目的:以有限元方法观察椎体后凸成形术对相邻椎体生物力学的影响,分析相邻椎体继发骨折的原因。方法:利用MIMICS软件对1例T12压缩骨折椎体后凸成形术前后的CT图片进行预处理,后导入ABAQUS软件中建立T10~L2的三维有限元模型,设置0.3,1.0,4.0MPa三种轴向载荷进行生物力学分析,观察不同载荷下模型整体及各部分的Von Mises应力,重点评价椎体后凸成形术对骨折相邻椎体生物力学的影响。结果与结论:成功建立了椎体后凸成形术前后的三维有限元模型,当轴向压力以0.3,1.0,4.0MPa增加后,椎间盘、软骨终板和椎体整体的应力也成比例增加。椎体后凸成形术后脊柱胸腰段各部位的应力开始重新分布,增强椎体(T12)的相邻椎间盘(T11~12、T12~L1)及相邻终板(T11下终板、L1上终板)的应力增强区域增加;T12相邻椎体(T11,L1)所受最大应力明显增加,但远端椎体(T10,L2)的最大应力明显减少。提示椎体后凸成形术后引起上下相邻椎体继发骨折可能与术后生物力学行为的改变有关。