长、短节段椎弓根螺钉并骨水泥强化治疗骨质疏松性胸腰段椎体骨折的有限元分析

文题释义： 长、短节段椎弓根螺钉固定：临床上对于长、短节段固定的范围目前尚无统一的标准。一般来说,长节段固定是指伤椎椎体上、下各2个或2个以上椎体的固定,短节段固定范围包括骨折椎体上、下各一个椎体。此次研究中,短节段固定设置3组螺钉(包括骨折椎体及骨折椎体上下各一个椎体),长节段固定设置5组螺钉(包括骨折椎体及骨折椎体上下各2个椎体)。 骨水泥强化椎弓根螺钉：利用骨水泥弥散进入椎弓根螺钉周围的骨质,通过其弥散凝固效应提高骨-钉界面的把持力,可提高骨质疏松椎体内椎弓根螺钉置入后的稳定性和抗拔出力,减少松动或脱出等并发症。一般有2种方式,一种先行钉道系统内骨水泥灌注强化,随后拧入椎弓根螺钉;另一种是使用的带侧孔及前孔的骨水泥灌注螺钉,拧入椎弓根螺钉后在灌注骨水泥。背景：椎弓根螺钉内固定联合骨水泥强化钉道是治疗严重骨质疏松性椎体骨折的有效方法,但其没有统一标准,其中固定节段的范围是临床争议的焦点之一。 目的：建立骨质疏松性胸腰段椎体骨折后路长节段和短节段骨水泥强化椎弓根螺钉内固定的三维有限元模型,分析两组中相邻节段结构、骨折椎体及内固定装置等的生物力学特征。 方法：选取1例排除明显退行性病变志愿者T₉-L₅节段进行CT扫描,获得Dicom格式CT图像,导入工程软件,建立有限元几何模型,模拟胸腰椎骨折、钉道强化长短节段固定模型,根据文献设置相关材料参数,对比分析两组的生物力学特征。 结果与结论：①椎骨所受应力主要集中在椎体的四周及附件的小关节面;在前屈、后伸、左、右侧弯4个方向上,近端和远端相邻椎骨所受的最大应力,长节段均大于短节段;椎间盘的应力主要集中在外周的纤维环,在6个方向上,近端和远端相邻椎间盘所受的最大应力,短节段均大于长节段,但长节段相邻椎间盘受应力较大的区域大于短节段,因此长节段固定邻近节段发生退变的概率及相邻的椎体发生骨折的风险可能较高;②长节段组和短节段组骨折椎体均发生不同程度位移,左、右侧弯时发生位移最明显;在6个运动方向中,短节段组骨折椎体的位移和所受的最大应力均大于长节段组,因此长节段固定可较好地维持骨折椎的稳定性;③内固定装置所受的应力主要集中在两端的螺钉及杆的局部,长节段组固定装置所受的最大应力均大于短节段组,但两端螺钉的主要应力区域则较短节段组减少。 ORCID: 0000-0002-0286-0472(罗培杰) 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     

3种不同后路内固定方式及其横连治疗胸腰段骨折的力学性能比较

目的比较3种不同后路内固定方式及其有无横连杆治疗胸腰段骨折的生物力学性能差异,寻找最优化的后路内固定方式。方法在已验证的正常T12~L2有限元模型基础上,模拟L1椎体爆裂性骨折。将T12椎体上半皮质骨切除并赋予内部松质骨损伤材料属性,分别建立无、有横连杆经伤椎单侧螺钉(模型A1、A2)、常规短节段(模型B1、B2)和经伤椎双侧螺钉(模型C1、C2)6种内固定模型。分别比较6组模型在各种生理应力下的活动范围(range of the motion,ROM)以及螺钉和棒的最大Von Mises应力情况。结果在屈伸和侧屈应力下,经伤椎单侧和双侧螺钉内固定模型组ROM均明显小于常规短节段内固定组;而经伤椎单侧和双侧螺钉内固定组,在屈伸应力下两者ROM无显著差异,在侧屈应力下经伤椎双侧螺钉模型的稳定性优于经伤椎单侧螺钉固定。应力主要集中在上位螺钉钉尾和上位螺钉与伤椎螺钉之间的棒体,经伤椎双侧内固定组上位螺钉最大应力明显低于经伤椎单侧和常规短节段内固定组螺钉最大应力。横连可增加各内固定组在扭转应力下的稳定性,也可降低上位螺钉和棒在扭转应力下的最大应力,而屈伸和侧屈应力下螺钉和棒的最大应力未见明显差异。结论经伤椎置钉后路内固定可获得较好的生物力学稳定性,且添加横连不仅能改善构型扭转刚度,而且能降低螺钉和棒的最大扭转应力,是治疗胸腰椎不稳定骨折良好选择。     

下腰椎融合术后路单、双侧椎弓根固定的有限元比较研究

目的　建立正常人L4~5节段椎间盘切除后单/双侧椎弓根螺钉固定椎间融合的有限元模型,对两者在不同运动载荷下的稳定性和应力分布进行比较研究。 方法　通过正常人L4~5节段CT扫描获取断层图像,然后利用mimics软件重建人体L4~5三维模型,再通过Ansys软件前处理功能建立有限元模型,并在此基础上分别建立椎间盘切除后单侧（A）、双侧（B）椎弓根螺钉固定+椎间Cage融合模型,对两组模型分别施加5 N?m的前屈、后伸、左/右屈曲和左/右旋转载荷,比较分析椎体及植入物在不同工况下的位移及应力峰值。 结果　各种工况下,A组在固定侧侧屈时椎体间位移及椎弓根螺钉应力峰值最大,在后伸时椎体应力峰值最大。B组在后伸时椎体间位移峰值最大,在旋转时螺钉及椎体应力峰值最大。在后伸和固定侧侧屈工况下A组椎体间位移峰值、螺钉及椎体应力峰值较B组相差最大。 结论　与双侧固定相比,单侧固定融合术后在固定侧侧屈及后伸工况下发生不稳及螺钉松动、断钉的潜在风险最大。单侧固定融合术后的病人在椎间骨融合前应特别减少后伸及固定侧侧屈动作,以降低风险。     

皮质骨轨迹置钉在腰椎翻修中的力学分析

背景：目前，临床中对固定失败的椎体进行手术翻修的方式存在不足与风险，为规避常规翻修手术的风险，可应用皮质骨轨迹置钉技术对固定失败的椎体进行翻修手术，但在翻修手术中皮质骨轨迹置钉技术螺钉的力学性能尚不明确。目的：利用有限元分析皮质骨轨迹置钉在腰椎翻修手术中的力学性能，为临床应用皮质骨轨迹置钉技术进行翻修手术提供理论依据。方法：获取骨质疏松症椎体CT扫描数据并建立L4节椎体模型。分别在L4椎体模型中完成皮质骨轨迹置钉(CBT初始组)以及传统椎弓根螺钉的初次置钉(TT初始组)，并将其力学数据作为后期评价翻修手术性能的基线标准。再将传统椎弓根螺钉去除，保留其钉道，用皮质骨轨迹置钉的螺钉在该椎体上进行二次置钉(CBT翻修组)，实现腰椎的重新固定，并利用有限元分析翻修后螺钉的轴向抗拔出力、稳定性以及腰椎活动度。结果与结论：(1)CBT翻修组螺钉轴向抗拔出力比TT初始组提高25.6%；(2)在下、左、右3种工况，CBT翻修组螺钉的载荷位移比，相对于TT初始组分别提升18.5%,41.3%,35.0%;CBT翻修组螺钉的载荷位移比，在上工况比TT初始组略有提升，但差异无显著性意义(P> 0.05...     

后路经伤椎单侧椎弓根通道植骨并置钉短节段内固定修复胸腰段椎体爆裂性骨折

背景:短节段椎弓根钉技术治疗和修复胸腰椎爆裂性骨折在临床应用广泛,但经伤椎单侧椎弓根通道内植骨是否具有优越性仍需要进一步研究。目的:观察后路伤椎单侧椎弓根通道植骨并置钉短节段内固定修复胸腰椎爆裂性骨折的围手术期效果。方法:回顾性分析银川市第一人民医院骨科2009年1月至2013年12月采用短节段椎弓根钉内固定方法治疗的57例非合并神经症状单节段胸腰段椎体爆裂性骨折患者的临床资料,按照治疗方式分为跨伤椎短节段椎弓根钉内固定组(n=21)、伤椎单侧置钉短节段椎弓根钉内固定组(n=19)、伤椎单侧椎弓根通道并植骨置钉短节段椎弓根钉内固定组(n=17)。观察手术时间、术中出血量、治疗后引流血量(拔管为标准)、伤椎前缘高度比、伤椎矢状面Cobb角、伤椎椎管侵占率、目测类比评分等指标变化。结果与结论:1单侧椎弓根通道植骨并置钉技术可延长手术时间和增加治疗后引流血量(P0.05)。23种治疗方式均可恢复椎体高度。3治疗后3组间Cobb角比较差异无显著性意义(P0.05),提示椎弓根通道植骨在围手术期并非改善后凸畸形的因素。4椎弓根通道植骨为改善椎管侵占率的因素。5椎弓根通道植骨并置钉可改善治疗后疼痛情况。提示后路经伤椎单侧椎弓根通道植骨并置钉短节段椎弓根钉内固定是修复胸腰段椎体爆裂性骨折安全可靠的方法之一。     

以三维有限元分析两种方法L4/5椎间融合后的螺钉应力

背景：作者未查及使用三维有限元方法分析椎弓根螺钉内固定并自体髂骨植骨或椎间融合器植骨后螺钉应力情况的相关报道。 目的：在L₄~L₅节段有限元模型上建立椎弓根螺钉内固定并椎间双枚椎间融合器置入和椎弓根螺钉内固定并椎间自体髂骨植骨的模型,分析两种不同方法植骨后螺钉的应力分布情况。 方法：选择1名健康男性,年龄20岁,借助CT扫描和有限元软件,建立L₄~L₅节段的三维有限元模型。在验证有效的模型上建立后路椎弓根钉棒系统内固定+双枚椎间融合器植骨模型(模型A)和后路椎弓根钉棒系统内固定+椎间自体髂骨植骨有限元模型(模型B),然后在各模型上分别施加载荷,观察螺钉应力分布情况。 结果与结论：建立两种不同后路内固定并植骨融合术式三维有限元模型,在不同载荷情况下,发现模型B螺钉应力值均大于模型A,且差异具有显著性意义(P < 0.05),差值最大部位为螺钉尾部。结果提示后路椎弓根钉棒系统内固定+椎间自体髂骨植骨后更容易出现椎弓根螺钉断裂情况。     

PEEK棒椎弓根螺钉内固定系统的三维有限元分析

目的通过三维有限元方法,比较 PEEK 棒与钛棒两种固定系统的椎间应力、螺钉应力、相邻节段椎间盘的生物力学变化.方法建立 L3~L5的正常腰椎模型,在 Pro/E 软件中建立两种椎弓根螺钉系统模型.将两者组合构建 L4/5节段内固定系统模型,在同样的约束和载荷条件下,比较屈伸、侧屈、旋转三种运动状态下,植骨融合前后,两种内固定装置的生物力学特点.结果在植入 PEEK 棒和传统钛棒后,在植骨融合前后两种状态下,头侧 L3~L4相邻节段的纤维环和髓核应力 PEEK 棒组均较钛棒组降低.在植骨融合前 PEEK 棒组的椎间应力要更接近于正常的生理应力,PEEK 棒组内固定螺钉表面的应力在植骨融合前后均较小.结论 PEEK 棒与传统钛棒相比具有能减少内固定系统载荷与增加椎间植骨应力刺激、降低骨螺钉界面应力、减轻相邻节段载荷.     

短节段椎弓根螺钉置入内固定椎体成形治疗胸腰椎骨折的生物力学检测

背景：为避免单纯椎弓根螺钉置入内固定治疗胸腰段骨折出现的内固定物松动、断裂,及合并植骨时出现的骨折不愈合、后凸畸形丢失,而发展的短节段椎弓根螺钉合并椎体成形技术治疗胸腰段骨折,临床已有应用,但其生物力学方面鲜有研究。 目的：观察应用椎弓根螺钉置入内固定椎体成形治疗胸腰椎骨折的生物力学变化。 方法：12个冻存的新鲜胸腰段脊椎(T12~L2)标本,用于制备胸腰椎骨折模型,备测试。分为3组,经皮椎体成形术组：给予经单侧椎弓根注入低黏度的含对比剂骨水泥5~7 mL;椎弓根螺钉内固定组：于T12、L2椎弓根置入螺钉;强化组：行椎弓根螺钉内固定的同时行伤椎骨水泥椎体成形术,测试各组静态最大抗压强度及刚度。 结果与结论：骨水泥分布面积皆大于50%,经皮椎体成形术组和椎弓根螺钉内固定组最大静态抗压强度与刚度均小于强化组最大强度和刚度(P < 0.05)。椎弓根螺钉内固定组椎弓根螺钉较小强度下出现弯曲,而强化组在达到极性轴向压缩强度时才出现弯曲。提示应用短节段椎弓根钉置入内固定椎体成形治疗胸腰椎骨折提高了固定的强度及刚度,并且维持了复位伤椎高度,提高了稳定性,减少了椎弓根螺钉的并发症。     

骨水泥强化股骨近端防旋髓内钉在不同骨质下治疗不稳定型股骨转子间骨折的有限元分析

背景：对于A3.3型转子间骨折,股骨近端防旋髓内钉是首选治疗方式,但术后骨折端的稳定性欠佳,而骨水泥钉道强化可以起到很好的稳定作用。目的：运用有限元分析法模拟不同程度骨质疏松下骨水泥对股骨近端防旋髓内钉治疗不稳定型股骨转子间骨折生物力学的影响。方法：基于CT图像及有限元分析软件建立右侧正常股骨有限元模型,同时按照AO31-A3.3分型在Solidworks 2017中将股骨分割成股骨近端、小转子及股骨体3个骨块,分别建立普通股骨近端防旋髓内钉固定12种不同骨质疏松程度的股骨模型(实验组),以及骨水泥钉道强化股骨近端防旋髓内钉固定12种不同骨质疏松程度的股骨模型(对照组)。股骨头表面模拟单腿站立位的受力情况,在ANSYS中观察各组内固定下股骨最大位移、股骨近端防旋髓内钉最大位移、股骨最大应力及股骨颈内翻角度上的变化。结果与结论：(1)相同骨质条件下,对照组股骨头位移、股骨近端防旋髓内钉位移及股骨颈内翻角度均低于实验组,股骨最大应力值高于实验组;(2)随着股骨骨质疏松程度的增大,以实验组为基础,对照组股骨头位移变化率减少了2.94%-5.89%,股骨近端防旋髓内钉位移变化率减少了3.23%...     

跨伤椎与经伤椎固定治疗胸腰椎爆裂性骨折的有限元分析

[摘要]目的 利用三维有限元方法研究跨伤椎4钉内固定与经伤椎6钉内固定两种方法治疗L1椎体爆裂性骨折的应力分布情况。方法 选取1例外伤致L1椎体爆裂性骨折患者,AO分型：L1：A4（N0;M1）。利用CT扫描数据建立T12-L2节段脊柱模型,在此基础上分别建立跨伤椎4钉内固定模型和经伤椎6钉内固定模型,两组模型均未使用横连接。分别对其施加相同载荷以模拟屈伸、侧屈和旋转等动作,记录模型最大位移和螺钉应力峰值。结果 成功建立了跨伤椎4钉与经伤椎6钉两种内固定模型。位移云图显示不同载荷下两种模型最大位移无明显差异,仅右旋时4钉模型较6钉模型最大位移值增加7.0%,而在其他5种姿势下两模型最大位移相差不超1.5%;应力云图显示不同载荷下4钉模型中螺钉应力峰值均较6钉模型明显增加,增加范围为24.6% ～ 38.1%。结论 跨伤椎4钉内固定和经伤椎6钉内固定均可有效恢复节段的稳定性,经伤椎6钉模型应力更加分散,可能减少内固定失败的发生。     

单侧椎弓根钉棒固定单节段腰椎及其邻近节段生物力学研究

目的分析单侧椎弓根钉棒固定对单节段腰椎的生物力学稳定性及其对邻近节段活动度的影响。方法新鲜成人尸体腰椎标本6具,测定L4～5不稳固定节段及其上下邻近节段屈伸、左右侧弯、左右旋转6个方向ROM,按4组顺序依次测试:A组(完整组);B组(模拟L4～5不稳组);C组(单侧椎弓根钉棒固定+椎间单枚cage);D组(双侧椎弓根钉棒固定+椎间单枚cage)。结果L4～5节段除左侧弯外,C组与D组相比各运动方向ROM差异无统计学意义(P0.05);L3～4、L5～S1节段除左、右侧弯外,C组与D组相比各运动方向ROM差异无统计学意义(P0.05)。结论单侧椎弓根钉棒固定对单节段腰椎在大部分运动方向上具有与双侧固定相似的即刻稳定性,邻近节段侧弯活动度较双侧固定后更少。     

后凸成形和传统钉道骨水泥强化对骶骨钉松动的生物力学作用

背景：后凸成形骨水泥强化可应用于骨质疏松患者的腰椎椎弓根钉固定。 目的：评价松动的骶骨钉经后凸成形和传统钉道骨水泥强化后的固定强度。 方法：纳入9具骨质疏松症患者的新鲜尸体标本。在同一骶骨标本上,分别测试单皮质和双皮质骶骨椎弓根钉最大拔出力后,分别建立传统钉道骨水泥强化与后凸成形骨水泥强化椎弓根钉固定模型。在MTS材料试验机上,对螺钉尾部施加2 000次周期性压力载荷后,进行螺钉最大拔出力测试。 结果与结论：9个标本的骨密度均值为  0.71 g/cm²(0.61~0.77 g/cm²)。4种骶骨钉固定技术单皮质、双皮质、传统钉道骨水泥强化和后凸成形骨水泥强化骶骨钉的平均最大拔出力分别为203,325,437及565 N。双皮质骶骨钉的拔出力显著高于单皮质钉(P < 0.05);但此2固定均显著低于骨水泥强化组(P < 0.05)。后凸成形骨水泥强化组的拔出力显著高于传统钉道骨水泥强化组(P < 0.05)。此外,4种骶骨钉固定技术的最大拔出力与骨密度值均呈现显著的正相关(P < 0.05)。结果证实,传统钉道骨水泥强化技术和后凸成形骨水泥强化技术均可做为骶骨椎弓根钉松动的补救手段,但后凸成形骨水泥强化可获得更为坚强的锚定。     

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...     

选择性首尾端椎弓根螺钉强化治疗骨质疏松性腰椎退变的有限元分析

文题释义：骨水泥强化椎弓根螺钉固定：此技术旨在针对普通椎弓根螺钉在骨质疏松性椎体中把持力不足的问题,通过空心螺钉直接注入骨水泥或在椎体内预先推注骨水泥,然后拧入螺钉,从而提高骨-螺钉界面稳定性。生物力学试验和临床数据表明其可明显降低螺钉松动、断裂的发生率,但存在骨水泥渗漏、肺栓塞等并发症。 选择性首尾端椎弓根螺钉强化：骨水泥强化椎弓根螺钉一般是在所有固定节段的螺钉均推注骨水泥,存在渗漏风险大、手术时间长、费用高等不足。而根据文献报道和作者的临床观察,骨质疏松椎体中螺钉的松动大部分发生在固定节段的首尾端。因此,此次研究评估了在固定节段的首尾端椎弓根螺钉选择性进行骨水泥强化的稳定性和安全性。 背景：骨水泥强化椎弓根螺钉固定是骨质疏松椎体的有效固定方式,减少骨水泥渗漏是提高其临床安全性的重要方式。 目的：比较选择性首尾端椎弓根螺钉强化和全部椎弓根螺钉强化技术在腰椎融合固定术中的生物力学稳定性。 方法：通过1例正常男性志愿者的腰椎CT扫描数据,建立L₂-L₅节段的完整有限元模型。验证完整模型的有效性后,再分别建立双节段和三节段固定的选择性首尾端椎弓根螺钉强化和全部椎弓根螺钉强化模型。在上位椎体上表面施加150 N的垂直向下载荷模拟人体上半身重力,并施加不同方向上10 N·m的力矩,模拟脊柱前屈、后伸、左右侧弯和左右旋转等生理活动,比较2组模型固定节段活动度、融合器应力和内固定应力的差异。 结果与结论：①模型的有效性验证显示完整模型在各个方向上的活动度与已发表的尸体研究类似;②在固定节段活动度上,选择性首尾端椎弓根螺钉强化模型的活动度稍大于全部椎弓根螺钉强化模型;但在屈伸、侧弯和旋转等各种活动状态下,2组模型活动度的差值均小于0.15°,说明2种固定方式均能较好的维持手术节段稳定性;③在融合器和内固定应力上,2组模型的差异也较小;④对于双节段和三节段融合固定的伴骨质疏松腰椎退变性疾病患者,选择性首尾端椎弓根螺钉强化与全部椎弓根螺钉强化技术的生物力学稳定性类似,且可减少骨水泥渗漏风险和患者费用,可能是一种较好的替代手术方式。 ORCID: 0000-0003-3952-0030(郭惠智) 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     

双侧钉棒及同侧单钉棒置入内固定的生物力学比较

背景：腰椎失稳、腰椎滑脱等腰椎退行性疾病常常需要实施腰椎融合,其目标是稳定脊柱,但究竟采取何种内固定方式仍存在争论。 目的：比较单侧与双侧经椎间孔减压椎体间融合治疗腰椎退行性病变的生物力学差异。 方法：人新鲜尸体腰椎标本6具,L4~5模拟微创经椎间孔减压椎体间融合,根据不同的内固定组合方式分为2组,即双侧钉棒组及同侧单钉棒组。在生物力学试验机上测量各种固定方式不同工况下的运动范围(ROM值),并进行比较。 结果与结论：以完整的腰椎运动单元为参照,两固定组的ROM值均低于对照组(P < 0.05)。其中双侧钉棒组在各工况下ROM值均显著低于同侧单钉棒组(P < 0.05)。提示在生物力学实验中,单侧椎弓根螺钉固定椎间融合生物力学性能优良,刚度适中,腰椎可获得可靠的稳定性。但与双侧钉棒固定比较,单钉棒方式仍然存在差距。     

伤椎椎弓根置钉治疗胸腰椎压缩性骨折的三维有限元分析

背景：有文献报道伤椎置钉技术较传统4钉跨阶段固定具有更强的牢固性,可有效避免内固定的松动断裂,但其生物力学机制研究尚显不足。 目的：构建脊柱胸腰椎单纯压缩性骨折的三维有限元模型,探讨伤椎附加椎弓根螺钉置入治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学效应。 方法：将一T12椎体压缩性骨折患者脊柱胸腰段超薄CT扫描数据输入Mimics软件中,构建T12椎体压缩性骨折的有限元模型,在此模型基础上模拟伤椎置6钉和跨节段4钉内固定,对两个模型分别施加垂直压缩、前屈、后伸、左屈及右旋载荷。 结果与结论：两组固定模式各种载荷下的应力均集中在螺钉根部,在垂直载荷下,螺钉的应力最小,右旋和左屈载荷下的应力最大;在垂直压缩、前屈、后伸、左侧弯及右旋运动下,上位螺钉较下位螺钉应力大(P < 0.05)。伤椎置6钉固定组螺钉应力较跨节段4钉固定组小(P < 0.05)。两组T11椎体最大位移无差别。表明伤椎附加椎弓根螺钉置入可以优化内固定的载荷,减少断钉率。     

腰椎后路椎间融合内固定有限元模型的建立及内固定物力学分析

目的　建立腰骶椎椎间融合椎弓根钉内固定的有限元力学模型,并对椎弓根螺钉和融合器的应力分布进行生物力学评价。 方法　通过CT扫描、Mimics三维重建、Freeform表面处理和Ansys前处理等方法建立正常腰骶椎L4~S1节段有限元模型,并据此建立去除L5~S1椎间盘后椎弓根钉后路固定加椎间融合模型固定。并对模型进行前屈、后伸、侧弯和旋转加载分析,观察模型的钉棒结构、Cage在4种加载状态下的应力分布情况。 结果　前屈、后伸、侧弯和旋转加载时椎弓根钉应力主要集中在钉的尾部和钉棒交界处。 Cage在旋转加载时应力集中在中部,在其它三种状态下的应力集中在前缘。在4种加载状态下棒钉结构和椎间融合器的最大应力值分别如下,前屈：2.96×107 N/m2 , 5.65×106 N/m2 ; 后伸：2.98×107 N/m2 , 6.08×106 N/m2;侧弯：3.06×107 N/m2 ,9.71×106 N/m2;旋转：2.96×107 N/m2, 1.00×106 N/m2; 结论　本实验成功建立了L4~S1节段后路椎间融合内固定的有限元模型,模型加载后的内固定应力分布符合临床观察,具有一定临床指导意义。     

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。     

下胸段单钉T11~12镍钛合金弹性内固定系统有限元分析及临床意义

目的　建立T11~12前路病灶清除植骨+单钉单棒镍钛合金弹性固定系统三维有限元模型,分析弹性固定系统所受应力对其进行改进。 方法 对一名成年男性进行螺旋CT扫描,将所得数据导入计算机,通过Mimics13.0软件和Ansys11.0有限元软件建立T11~12前路病灶清除植骨+单钉单棒镍钛合金弹性固定系统三维有限元模型,并在椎体上表面施加500 N压力和10 Nm的力矩模拟腰椎前屈、后伸、侧屈和旋转4种生理载荷,观察不同载荷下固定器械的应力分布,并对其进行比较。 结果 单钉单棒弹性固定系统在用于侧前方固定时,其下位螺钉根部与“U”形棒中段承受应力始终较大,而螺钉的中部与“U”形棒的上部则较小。螺钉根部在4种运动状态下,旋转运动加载的应力最大,而侧弯运动时最小,“U”型棒中部在4种运动状态下应力均较大。但均小于镍钛合金的屈服强度。 结论 T11~12运动节段前路椎间植骨单钉单棒弹性固定患者在正常运动状态下不会由于定械某部位应力过高而导致断钉断棒。     

骨水泥强化椎体提高椎弓根螺钉置入后的稳定性

背景:胸腰椎退变性疾病合并骨质疏松症时,临床治疗棘手。采用椎体骨水泥灌注可增强椎弓根螺钉及脊柱稳定性。目的:观察椎体骨水泥灌注提高椎弓根螺钉置入后稳定性在治疗骨质疏松症合并腰椎疾病的临床疗效,并分析骨水泥灌注技术参数及固定节段选择对结果的影响。方法:39例骨质疏松症合并腰椎疾病患者采用骨水泥灌注强化椎体加椎弓根螺钉固定、椎板减压神经根松解及后外侧植骨融合治疗。术前及术后6,12,24,36个月随访进行JOA评分,计算手术改善率;行X射线片及MRI检查,并观察有无并发症发生。结果与结论:置入螺钉过程中未发生因骨水泥渗漏、放热效应及毒性反应引起并发症;手术时间90～180min,置入失血量600～1000mL,单椎体操作时间8～12min;单椎体骨水泥用量3.5～5.0mL。置入前JOA评分平均11分,置入后1年随访平均为23分,改善率66.7%;末次随访平均25分,改善率77.8%。1例置入后2年发生固定节段上方椎体压缩性骨折。随访期间未出现螺钉松动、断裂和脱出;无断棒现象发生。结果提示,椎体骨水泥灌注提高椎弓根螺钉置入后的稳定性,是治疗骨质疏松症合并腰椎疾病是一种可靠的方法。