单枚Cage 行经椎间孔腰椎椎间融合术的有限元分析

探究单枚融合器行经椎间孔腰椎椎间融合术的植入位置对单侧椎弓根螺钉固定腰椎生物力学特性的影响。本研究建立人体腰椎L_4～5节段融合器不同植入位置的经椎间孔腰椎椎间融合术式模型,采用有限元方法比较分析各模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右轴向旋转工况下,腰椎活动范围、椎间融合器和椎弓根螺钉系统的应力分布等生物力学特征。结果表明,各术式模型中融合节段的活动范围均较无损模型至少降低82%,融合节段稳定性显著提高。椎间融合器和椎弓根螺钉的应力分布随工况和融合器放置位置不同而存在差异,融合器距离椎弓根螺钉系统越远,融合器和椎弓根螺钉的等效应力值就越大。因此,从腰椎融合稳定性及内固定应力峰值来看,融合器入路侧植入时融合器和椎弓根螺钉两者结合达到相对较好的术式效果。     

不同腰椎生理曲度下牵引的三维有限元分析

文题释义：腰椎牵引：是指令患者平卧于治疗床上,使用束带将患者前臂固定,达到医者固定患者双臂的目的;波浪式滚动气柱以腰背部为作用点进行顶推,控制多层气柱叠加高度使受试者腰部逐渐过伸牵引脊柱关节,实现对软组织的牵伸,并结合自身重力过伸牵引脊柱关节,能够增大椎间隙及调整椎小关节,最终达到理筋整复的作用。 三维有限元分析：是指在获取腰椎的CT图像数据,并导入到Mimics等软件当中建立的有限元模型基础上,将L₃的发生的位移变化带入MSC.Nastam软件中,高度仿真模拟人体在不同生理曲度下,计算分析出全腰椎各节段椎体、椎间关节、椎间盘、前纵韧带的应力值及分布情况的变化。 背景：近年来利用有限元分析方法研究腰椎生物力学成为热点,研究认为腰椎生理性前凸可减少腰椎间盘压力负荷,而对腰椎起保护效应。 目的：研究腰椎在正常生理曲度、屈曲位及最大过伸位下进行腰椎牵引时对L₁-L₅腰椎各节段的生物力学效应,并评估腰椎牵引的最佳生理曲度。 方法：选取1名健康男性志愿者,26岁,身高174 cm,体质量60 kg,既往体健,排除腰椎骨骼异常疾病。以受试者L₃为作用点徒手操作南少林倒盖金被法,利用DR机分别获得受试者腰椎起始位和最大过伸位的腰椎侧位片,构建全腰椎有限元模型。计算腰椎不同生理曲度下全腰椎各节段椎体、椎间关节、椎间盘、前纵韧带的应力值及分布情况的变化。研究方案的实施符合福建中医药大学附属康复医院相关伦理要求,受试者对试验过程完全知情同意。 结果与结论：①模拟腰椎前屈、后伸,左右侧弯,左右旋转6种工况活动度：L₁-L₂的前屈与后伸活动度之和为9.31°,左右侧弯9.84°,左右旋转4.43°;L₂-L₃：前屈与后伸10.22°,左右侧弯12.35°,左右旋转4.57°;L₃-L₄的前屈与后伸的活动度之和为11.20°,左右侧弯11.63°,左右旋转5.32°;L₄-L₅前屈与后伸活动度之和13.16°,左右侧弯11.58°,左右旋转5.05°;②在正常生理曲度牵引腰椎时,腰椎各个结构的应力值远大于过伸位牵引的应力值;前纵韧带应力值正常曲度是2.47 MPa,过伸位是21.20 MPa;L₃的椎体应力值达到最大,是过伸位牵引应力值的4倍;L₂-L₃的椎间关节及椎间盘的应力值在腰椎各个节段是最大的;③结果说明,腰椎在过伸位较正常生理曲度牵引下椎体、椎间关节、椎间盘的压力减轻更大,而且前纵韧带的压力值始终在安全范围内。腰椎在过伸位牵引时可能获得更好的临床疗效,同时具备一定的安全性。 ORCID: 0000-0002-4468-1464(李民) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

棘突间固定辅助内镜下椎间融合治疗重度腰椎管狭窄症的有限元分析

背景：在临床应用中，不附加椎间融合的单纯棘突间固定与椎弓根钉棒融合内固定具有相似固定效果，且可有效降低责任节段活动度及关节突应力，但单纯放置新型棘突间融合固定装置BacFuse后，棘突根部应力较为集中，易发生棘突骨折，若在置入椎间融合器的同时联合棘突间固定，理论上可以分散Von Mises应力，降低棘突骨折风险，但其在有限元仿真模拟下具体的生物力学情况鲜有报道。目的：观察棘突间固定辅助内镜下椎间融合治疗重度腰椎管狭窄症的生物力学稳定性。方法：取一位26岁成年男性志愿者的腰椎CT资料，排除脊柱病变，并使用Mimics、Geomagic、Solidworks、ANSYS等软件构建腰椎L4-L5节段的正常有限元模型M0，在M0的基础上分别建立内镜减压联合椎间融合术后即时模型M1、内镜减压置入棘突间固定装置(BacFuse)模型M2和棘突间固定(BacFuse)辅助内镜下椎间融合模型M3，在4组模型的L4椎体上表面施以相同应力，在L5椎体下表面采用固定支撑，并分析在前屈、后伸、左/右弯、左/右旋转等6种工况下的活动度和终板下骨、椎体后方韧带复合体Von Mises应力极值。结果与结论：(1)与...     

原位及复位融合腰椎滑脱的三维有限元分析

背景：由于脊柱结构复杂,对复位或原位融合后融合的腰椎节段应力分布变化特点的精确生物力学分析一直是个难点。 目的：通过建立L₄/₅节段退变性滑脱原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合椎弓根钉内固定的三维有限元模型来比较腰椎滑脱原位融合和复位融合两种手术方式在各种载荷下的生物力学变化及其对腰椎稳定的影响。 方法：根据健康成年男性的下腰椎CT数据,利用mimics,Catia和Patran,Marc等软件建立起L₄/₅节段的三维有限元模型,利用此模型模拟退变性腰椎滑脱,在此基础上建立L₄/₅节段原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合内固定模型,分析两模型在各种载荷下的应力分布特点,并比较异同。 结果与结论：L₄/₅节段退变性滑脱原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合椎弓根钉内固定三维有限元模型在前屈后伸侧屈旋转负荷下,该节段各部结构,包括椎体,椎弓根钉内固定器和椎间融合器上的应力变化没有显著差异。两模型都显示椎间融合器和椎弓根螺钉内固定器上分布的应力最大。结果表明退变性腰椎滑脱,行原位椎间融合内固定和复位椎间融合内固定后,复位与否对该节段生物力学没有显著影响。     

腰椎间融合后路非对称与对称固定螺钉应力的有限元比较

背景：经椎间孔腰椎间融合非对称固定的生物力学稳定性研究,发现固定效果与双侧椎弓根螺钉接近,可满足临床应用所需生物力学要求。经关节突椎弓根螺钉参与经椎间孔腰椎间融合非对称固定的螺钉力学安全性又会怎样呢？ 目的：建立L₄-₅功能节段左侧经椎间孔腰椎间融合后,分别予以同侧椎弓根螺钉+对侧经关节突椎弓根螺钉、同侧椎弓根螺钉+对侧经椎板关节突螺钉及双侧椎弓根螺钉固定的三维有限元模型,施加相同的载荷,分析不同运动状态下螺钉应力分布特点,比较3种螺钉应力状况。 方法：对一成人正常L₄-₅椎节段标本、椎间融合器、椎弓根螺钉和皮质骨螺钉进行64排螺旋CT 扫描,通过Mimics11.1建立左侧经椎间孔腰椎间融合后3种内固定组合(同侧椎弓根螺钉+ 对侧经椎板关节突螺钉、同侧椎弓根螺钉+对侧经关节突椎弓根螺钉及双侧椎弓根螺钉固定)的几何模型,利用Simpleware3.1软件分别建立三维有限元模型,模拟500 N\6 Nm载荷下前屈、后伸、左\右侧弯、左\右侧旋等6种运动状态,用Abaqus6.8软件进行螺钉应力变化和分布特点分析。 结果与结论：由于经椎间孔腰椎间融合入路切除了左侧关节突,造成内植物应力分布不对称,对弹性模量大的内固定器械—椎弓根螺钉应力影响最大,尤其是在左旋运动时。在不对称组合内固定中,由于关节突关节螺钉的使用,使对侧椎弓根螺钉应力相应增加,以左旋运动时尤为明显,但关节突关节螺钉断裂的危险性增高不明显。提示为降低螺钉断裂的风险,经椎间孔腰椎间融合后路3种组合内固定均应严格限制旋转运动,尤其是关节突切除侧的旋转运动。     

腰椎皮质骨通道螺钉固定系统的生物力学实验

背景:通过改变现行的传统椎弓根螺钉置入方式,以获得更佳的螺钉与骨的把持力,2009年Santoni等提出将皮质骨通道技术应用于腰椎内固定。目的:分析皮质骨通道螺钉固定系统在腰椎间融合固定时的生物力学稳定性。方法:获取20个新鲜初生小牛L3/4、L5/6运动节段标本,在非破坏状况下检测其不同状态下的活动度,作为正常对照;随后将20个标本分为皮质骨通道螺钉组与传统椎弓根螺钉组,分别进行皮质骨通道螺钉固定辅助腰椎后路椎间融合固定、传统椎弓根螺钉辅助腰椎后路椎间融合固定,在非破坏状况下检测两组不同状态下的活动度;翻修组为传统椎弓根螺钉组测试结束后撤钉,改用皮质骨通道螺钉固定,检测其不同状态下的活动度。结果与结论:皮质骨通道螺钉组、传统椎弓根螺钉组左右弯曲、前屈、后伸、轴向旋转运动状态下的活动度较正常对照组明显降低(P0.05),皮质骨通道螺钉组、翻修组左右弯曲、前屈、后伸、轴向旋转运动状态下的活动度与传统椎弓根螺钉组比较差异无显著性意义(P0.05)。结果表明,椎弓根皮质骨通道技术辅助腰椎后路融合固定可获得与传统椎弓根螺钉辅助腰椎后路融合固定相同的稳定性,同时是传统椎弓根螺钉固定失败后翻修的一种新选择。     

经椎间孔腰椎椎间融合术式模型的生物力学研究

本文基于经椎间孔腰椎椎间融合(TLIF)治疗腰椎滑脱的术式模型,采用有限元方法探讨腰椎融合术内植物固定系统中融合器和椎弓根钉在不同组合下表现出的生物力学特性。首先,基于CT图像结合有限元前处理软件,建立人体腰椎L4-L5节段轻度滑脱及内植物不同固定组合方式下的三维非线性有限元模型。比较各模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右轴向旋转6种工况下,腰椎活动范围和融合器、椎弓根钉的应力分布等生物力学特征。结果表明各术式模型的活动范围均较无损模型减少84%以上,稳定性显著提高。各术式模型中,单枚融合器辅加单侧椎弓根钉固定下融合器和椎弓根钉的应力值相对较大,但差异无统计学意义。研究结果可为TLIF的体外标本实验研究和临床分析提供相应的生物力学参考和印证,并为单侧内固定斜行椎间融合TLIF手术的可行性提供生物力学依据。     

斜外侧椎间融合结合不同内固定方式治疗退变性腰椎侧凸的有限元分析

目的 运用三维有限元分析法验证斜外侧椎间融合(oblique lateral interbody fusion, OLIF)辅助不同内固定方式治疗退变性腰椎侧凸(degenerative lumbar scoliosis, DLS)的生物力学稳定性。方法 建立L1～S1三维有限元DLS模型(模型1),模拟L2～5连续三节段OLIF手术及其结合不同内固定方式,分别建立单纯OLIF(stand-alone OLIF)模型(模型2)、椎体钉棒固定模型(模型3)、单边椎弓根螺钉固定模型(模型4)和双边椎弓根螺钉固定模型(模型5)。在直立、前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转工况下,记录并分析各模型融合节段活动度(range of motion, ROM)、融合器及内固定的应力及其分布情况。结果 6种运动工况下,模型2～5融合节段整体ROM均小于模型1;与模型1相比,模型3、4的ROM降幅大于模型2、小于模型5;前屈和后伸工况下,模型4与模型5的ROM降幅相仿;左右侧弯工况下,模型3与模型5的ROM降幅相仿。在所有运动工况下,模型3、4融合器应力峰值大于模型5、小于模型2;其中,模型3的L2～3、L3...     

高度可调钛金材质融合器在脊柱内镜下腰椎融合中的应用

背景:经皮脊柱内镜下经椎间孔椎体融合是治疗腰椎退行性疾病的先进微创术式,传统的椎间融合器并不完全适用于微创术式,内镜下腰椎融合选择何种融合器仍存在争议.目的:探讨经皮脊柱内镜下置入高度可调钛金材质融合器进行椎间融合治疗腰椎退行性疾病的临床疗效.方法:回顾性分析2018年12月至2019年6月在广西中医药大学第一附属医院...     

融合器放置位置对脊柱单侧固定应力分布影响的有限元分析

目的建立L4～L5节段经腰椎间孔椎间融合术（TLIF）单侧固定结合融合器三种不同放置位置的三维有限元模型,探讨融合器三种不同放置位置对脊柱单侧固定应力分布的影响。方法基于正常人L4～L5节段的CT扫描数据,建立该节段TLIF单侧固定的三维有限元模型,并在此基础上分别建立TLIF术式结合融合器前中1／3置人模型（TLIFa）、斜向45。置入模型（TLIFd）及垂直置入模型（TLIFv）。加载后测试在前屈、后伸、侧弯及旋转等各工况下腰椎活动范围、钉棒系统、融合器及对侧小关节应力分布特征。结果该节段TLIF单侧固定非线性有限元模型的活动度分别为前屈9．8°、后伸3．6°、左侧屈4．0°、右侧屈3．7°、左旋转2．5°、右旋转1．8°;3种融合器放置方式模型中融合节段的活动度均较正常模型至少降低77％,且TLIFd的活动度减少最明显;钉棒系统和椎间融合器的应力峰值随运动方向和融合器放置位置不同而存在差异,但应力峰值均在允许的最大范围内;TLIFv对侧小关节应力峰值均高于其它两组,尤其在前屈、后伸及左侧弯工况下最明显,而TLIFd对侧小关节应力峰值在各工况下均最小。结论成功建立了正常人L4～L5节段非线性有限元模型;单枚融合器斜行置入有助于改善固定系统的整体应力分布,并减小对侧小关节的应力载荷。     

有限元模拟全内镜下精准椎板开窗减压术及生物力学分析

文题释义： 全内镜下精准椎板开窗：在内镜可视下及术中影像学实时监测下,对椎板开窗切除范围精准可控。 有限元分析：是一种采用较简单的小问题来替代较复杂的大问题,从而只需对简单的小问题进行求解的分析方法,可对脊柱的形状、材料属性及边界条件等进行描述,是一种研究人体力学的有效科学手段。 背景：目前内镜微创减压手术已应用于腰椎管狭窄症的治疗,但对镜下精准椎板开窗范围的研究较少。 目的：利用退变腰椎有限元模型,评估分析全内镜下不同分区精准椎板开窗减压手术对腰椎活动度及应力分布的影响。 方法：随机选取1名腰椎管狭窄症患者,采集CT数据,使用相关生物力学软件建立腰椎L_4-5节段有限元模型(M1),并进行有效性验证。继而有限元模拟内镜可视下精准椎板开窗减压手术,结合腰椎管狭窄症临床病理分型,建立椎板开窗减压相应范围L_4-5节段手术模型,分别为L₄椎板下缘+L_4-5关节突关节部分切除模型(M2)、L_4-5部分关节突关节+L₅椎板上缘切除模型(M3)、L₄椎板下缘+L_4-5部分关节突关节+L₅椎板上缘切除模型(M4)、L₄椎板下缘+L_4-5部分关节突关节+L₅椎板上缘+ Over-the-Top对侧部分关节突切除模型(M5)及L₄椎体下缘+L_4-5关节突关节1/2以上+L₅椎板上缘切除模型(M6)(以上椎体均保留峡部,除M6外,关节突关节均保留50%以上的关节面)。分别对完整脊柱(M1)及5种模拟手术模型(M2、M3、M4、M5、M6)施加相同载荷边界条件,进行前屈、后伸、左/右侧弯、左/右旋转6种工况下腰椎活动度及椎间盘等效应力的对比分析。 结果与结论：①与完整脊柱M1模型比较,M2、M3、M4及M5模型在各工况下活动度值相近,但M6模型的活动度值较M1明显增大,为M1活动度的151%-264%,特别是后伸和旋转工况为甚;②在椎间盘等效应力方面,M2、M3、M4及M5模型在椎间盘前区、左/右区工况下等效应力上升趋势不明显,在椎间盘后区、中区等效应力有所增加,最大增加幅度达53%,但未出现较大应力集中的情况;而M6模型椎间盘各区域等效应力均出现较大程度上升趋势,特别在前屈工况下最大达完整退变模型(M1)的3倍;③结果表明,过大椎板开窗明显影响腰椎稳定性,同时相应节段椎间盘应力增加,易加速椎间关节退变。内镜微创减压手术精准可控,针对不同类型腰椎管狭窄症采用个性化治疗方案,保证减压效果的同时,可有效维持手术节段的生物力学特性。 ORCID: 0000-0001-8935-3117(蒋强) 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     

新型棘突间撑开融合装置BacFuse修复腰椎退行性病的生物力学特征

背景：近年来，棘突间撑开融合装置BacFuse应用于腰椎退行性疾病的治疗并取得了良好的临床疗效，但目前其相关的生物力学特征暂无相关报道。目的：探索棘突间撑开融合装置BacFuse在腰椎退行性疾病中应用的生物力学特征。方法：构建山羊离体脊柱模型(L₁-L₆)，模拟手术分为4组，分别为对照组、BacFuse固定组(L_3/4)、钉棒固定组(L_3/4)及Topping-off组(L_3/4钉棒固定+L_2/3 BacFuse固定)。搭建山羊腰椎手术模型力学测试系统，采用生物力学机器进行力学加载，模拟腰椎在前屈、后伸、侧屈及旋转时的运动模式(4 Nm的力矩)，采用视觉追踪系统进行定位捕捉，并完成力学及光学校准，通过计算得出L_2/3、L_3/4、L_4/5节段的活动度。结果与结论：(1)相对于对照组，BacFuse组L_3/4固定节段在前屈、后伸、侧屈与旋转方向上活动度分别减少27.27%,...     

三维有限元法分析腰骶区椎间融合联合置入棘突间动态内固定装置后腰椎的生物力学变化

文题释义： Topping-off技术：在融合节段的相邻节段置入棘突间动态内固定装置,以期望达到保护相邻节段目的的一种手术方式。 腰骶区：腰椎与骨盆环相连的区域,即L5/S1节段,应力集中,腰椎节段中活动度最大,融合后对腰椎影响最大。 背景：Topping-off技术通过将腰椎融合和棘突间动态内固定系统(Coflex)结合,在实现充分减压的同时也能够对相邻节段予以保护。目前将Topping-off技术应用于腰骶区需要融合同时相邻节段存在退变的年轻患者的相关力学研究尚未见报道。 目的：建立腰骶交界区Topping-off有限元模型,分析邻近节段生物力学及全腰椎活动度的变化趋势。 方法：随机选择1名健康年轻男性志愿者,既往无腰部外伤史及腰痛病史,经签署志愿同意书后,行薄层CT扫描,获取影像学资料。将图像信息导入计算机,依次通过Mimics、Geomagic Studio 12.0、HyperMesh、Abaqus对图像信息进行分析建立全腰椎模型,即健康组模型。验证模型的有效性后,在健康组模型的基础上改变L₄-S₁椎间盘材料属性建立椎间盘中度退变模型,并在退变模型的基础上分别建立融合模型和Topping-off 模型。然后分别计算4组模型在施加400 N的预载荷和10 N•m的扭转力矩后L₂-L₅节段活动度变化趋势及L₄/L₅椎间盘、髓核以及关节突关节的应力变化。 结果与结论：①Topping-off模型与融合模型腰椎活动度较退变模型减小,且Topping-off模型比融合模型减小更明显;②融合模型术后L₄-L₅活动度较退变模型显著增加,L₂/L₃、L₃/L₄节段活动度相比退变模型并无明显改变;Topping-off模型L₄-L₅活动度较退变模型减小,L₂/L₃、L₃/L₄节段活动度相比退变模型在前屈及后伸体位下均有一定程度增加;③相比退变模型,融合模型L₄-L₅节段在前屈、后伸、左旋、左侧弯4个体位下,椎间盘、髓核、关节突关节应力均增大,而Topping-off模型纤维应力在4个体位下均降低;④说明Topping-off技术不仅能够降低上位相邻节段椎间盘、髓核和关节突的关节应力,而且能够减少相邻节段过度活动,增加上位其他节段的活动度,进而在代偿腰椎活动度的同时延缓相邻节段退变。 ORCID: 0000-0002-5167-9151(曹亮亮) 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     

腰椎全韧带叠加损伤对腰椎生物力学特性的影响

背景：韧带是稳定腰椎的重要结构,随着年龄的增长韧带容易发生退行性变化,目前关于腰椎韧带的研究较少。目的：探究在一定的韧带损伤顺序下,前屈、后伸、侧弯、扭转4种运动状态时,不同韧带叠加损伤的组合对腰椎生物力学特性的影响。方法：建立L₄-L₅节段腰椎有限元模型,施加相应的力矩模拟前屈、后伸、侧弯、扭转4种运动状态,按顺序进行韧带的组合损伤,得到腰椎的活动度及各个韧带的应力。结果与结论：(1)每去除一根韧带,剩余韧带应力会增加,4种工况下都是关节囊韧带所受应力最大,尤其是前屈时;随着韧带的去除,腰椎活动度也在不断增加;(2)前屈时,去除第一根韧带关节囊韧带后,剩余韧带应力变化平均值最大,其次是去除棘上韧带后;去除关节囊韧带后,腰椎活动度变化率最大,去除后纵韧带后,腰椎活动度变化率最小;(3)后伸时,所有韧带都是在去除关节囊韧带后应力变化率最大,去除关节囊韧带后,腰椎活动度变化率最大,去除后纵韧带后,腰椎活动度变化率最小;(4)侧弯时,棘间韧带的应力变化率在去除横突韧带后减小,棘上韧带此时增加较多,去除关节囊韧带和去除横突韧带后,活动度变化率有较大的...     

不同入路椎间融合术中腰椎融合器的生物力学性能

目的 探讨不同入路椎间融合术中腰椎融合器的生物力学性能,为临床合理选择手术方式提供理论支持.方法 基于正常人L3～4节段的CT扫描数据,采用3D打印技术进行钛合金椎间融合器制作,设备为EOSINT M280(EOS GmbH公司,德国).建立完整的腰椎三维有限元模型,通过实验模型进行不同入路的生物力学性能测定并进行对比研究.手术入路包括前路腰椎间融合术(anterior lumbar interbody fusion,ALIF)、后路腰椎间融合术(posterior lumbar interbody fusion,PLIF)、直接外侧腰椎间融合术(direct lateral lumbar interbody fusion,DLIF)和经椎间孔入路腰椎间融合术(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF).在L3椎体表面施加500 N的模拟重力和10 N·m力矩,模拟腰椎前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转6种生理活动,观察力学性能差异.结果 行不同入路腰椎融合术后,ALIF以及DLIF模型的预测活动度(range of motion,ROM)和椎间融合器应力显著低于PLIF和TLIF模型;ALIF、DLIF以及TLIF模型的终板应力较PLIF显著降低.结论 在4种不同入路的选择中,ALIF、DLIF术后模型的ROM、融合器应力、终板应力均有良好表现.结合临床ALIF的局限性在于前路手术操作相对复杂,容错率较低,而DLIF入路效果与ALIF相似,且具有更好的综合性优势,同时在临床操作过程中更适合于微创手术.     

椎间融合器高度对颈椎生物力学影响

目的研究颈椎前路减压融合术中椎间融合器高度对颈椎生物力学影响,为融合器选择提供参考。方法建立正常颈椎C2~7节段有限元模型并验证,在C5~6节段分别植入高度为5、6、7、8 mm的融合器,施加1.5 N·m力矩使颈椎产生前屈、后伸、侧弯和轴向旋转运动,并探究融合器高度变化对颈椎活动度(range of motion,ROM)、小关节应力、椎间压强等的影响。结果融合器高度每增加1 mm,手术节段的角度值平均增加0.68°。植入融合器后C5~6 ROM范围小于0.44°。融合器高度差异对C4~5的ROM影响大于C6~7,对非融合节段ROM的影响小于7.3%。融合器高度差异对非手术节段ROM、小关节应力、相邻节段椎间压强的影响较小。关节囊韧带、融合器和钉板系统应力均随融合器高度增加而明显增加,6、7、8 mm融合器模型的关节囊韧带、融合器和钉板系统应力均远高于5 mm融合器模型。结论对于需要植入融合器的患者,建议植入物高度比原椎间隙高0~1 mm。     

可生物降解聚乳酸-乙醇酸共聚物腰椎横突间融合器的体内生物力学

背景:为增加腰椎后路横突间植骨融合率,进一步减少并发症,李开南等用聚乳酸-乙醇酸共聚物材料制成了可吸收横突间融合器(中华人民共和国知识产权局专利号:200810148018.0)。目的:研究聚乳酸-乙醇酸共聚物腰椎横突间融合器在动物体内的生物力学变化情况。方法:采用电脑将96只波尔山羊随机分均为实验组和对照组,咬除L4横突下缘和L5横突上缘的皮质骨,实验组在羊右侧L4、5横突间隙置入填有自体髂骨的聚乳酸-乙醇酸共聚物腰椎横突间融合器;对照组在相应位置植入同融合器大小相当的自体髂骨块,分别于术后1,3,6,9,12,18个月取整个腰椎制成标本,用脊柱三维运动测量系统测算各组标本L4、L5节段前屈、后伸、侧屈、旋转的运动范围。结果与结论:两组前屈、后伸、侧屈、旋转运动分别于术后1,3,6,9,12,18个月依次减少;实验组术后3,9,12个月前屈运动范围小于对照组(P0.05),术后1,3,9,12个月后伸、旋转、右侧弯运动范围小于对照组(P0.05),术后9,12个月左侧弯运动范围小于对照组(P0.05)。说明可生物降解聚乳酸-乙醇酸共聚物腰椎横突间融合器置入山羊体内后,在早期能够提供初始力学稳定,中期可以避免应力遮挡,同时可以为骨形成提供支架作用,有利于骨的爬行替代,生物力学性能优于自体髂骨植骨。     

椎间融合与双侧经椎弓根经椎间盘螺钉置入后腰椎生物力学的有限元分析

背景：腰椎经椎弓根经椎间盘螺钉是一种新的微创脊柱内固定技术，与传统双侧椎弓根螺钉固定相比，单侧只需1枚螺钉固定1个节段，具有经济微创、操作便捷等优点。但目前探讨应用双侧经椎弓根经椎间盘螺钉联合改良经椎间孔入路腰椎椎间融合(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)术式的研究仍很少见。目的：通过建立改良TLIF无内固定(cage alone)、改良TLIF联合双侧椎弓根螺钉内固定(cage+BPS)和改良TLIF联合双侧经椎弓根经椎间盘螺钉内固定(cage+BTPTDS) 3种有限元模型，评估改良TILF联合不同内固定对椎间融合器(cage)、内固定、椎间盘、下终板的应力分布及腰椎活动度的影响。方法：采集成人腰椎薄层CT扫描图像，通过Mimics、Geomagic和SolidWorks软件建立3种有限元模型：cage alone模型、cage+BPS模型和cage+BTPTDS模型。采用ANSYS Workbench模拟施加人体前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左侧旋转、右侧旋转6种不同运动载荷，计算3种模型cage及内固定、下终板、椎间盘应力分布...     

机器人辅助微创腰椎后路融合治疗腰椎退行性疾病

背景：微创手术目前发展迅速，机器人辅助下的微创经椎间孔腰椎椎间融合与机器人辅助下单边双通道内镜下微创腰椎融合是治疗腰椎退行性疾病的重要后路微创手术方法，但是何种术式更具有优势，值得探讨。目的：比较不同机器人辅助微创腰椎后路融合手术的临床疗效以及影像学检查，探讨机器人辅助微创腰椎后路融合技术在腰椎退行性疾病中的临床应用价值。方法：回顾分析2018年1月至2022年6月于四川省医学科学院·四川省人民医院骨科就诊的83例腰椎退行性疾病患者的临床资料，其中27例应用机器人辅助下微创经椎间孔腰椎椎间融合治疗(A组)，30例应用机器人辅助单边双通道内镜下微创腰椎融合治疗(B组)，另选择26例传统微创经椎间孔腰椎椎间融合患者作为对照组(C组)。3组患者的性别、年龄、体质量指数、手术节段分布及术前疼痛目测类比评分及Oswestry功能障碍指数等一般资料比较差异均无显著性意义(P> 0.05)。比较3组患者手术时间、术中出血量、手术并发症、辐射次数、辐射剂量以及辐射时间。以Gertzbein-Robbins分级标准判断经皮螺钉的精度；评估手术后疼痛目测类比评分及Oswestry功能障碍指数；以Ma...     

骨质疏松骨折椎体及相邻椎体骨水泥注入前后的有限元分析

背景：目前有限元构建模型主要是基于医学图像的建模方法,骨水泥注入主要是人为假设的,而文章中治疗前后的数据直接来源于CT扫描,可靠性更高。 目的：构建骨水泥注入前后骨质疏松性腰椎骨折椎体的三维有限元模型,分析治疗前后病椎及邻椎的应力变化。 方法：选取1例75岁骨质疏松性L₂椎体压缩性骨折患者,经双侧椎弓根注入少量骨水泥获得良好疗效,随访2年病椎及邻椎无新发骨折,局部无疼痛。根据其治疗前后的腰椎CT数据,构建三维有限元模型,模拟腰椎屈伸、左右侧屈、旋转等运动,统计分析治疗前后同一运动状态下的应力变化。 结果与结论：建立了腰椎压缩骨折骨水泥注入前后的三维有限元模型,共生成222 727个单元。骨水泥注入增加了L₂椎体(病椎)屈、伸、侧屈各运动时的应力(P < 0.05),对其旋转时的应力无明显影响(P > 0.05);对L₁,L₃椎体(邻椎)在屈、伸、侧屈及旋转时的应力亦无影响(P > 0.05)。提示少量骨水泥注入治疗老年骨质疏松性腰椎骨折可增加病椎强度及应力,但不改变相邻椎体应力。