腰椎后外侧融合椎弓根钉对相邻节段椎间盘影响的三维有限元分析

目的利用三维有限元法分析腰椎不同运动状态时椎弓根钉的置入位置对邻近节段椎间盘应力的影响。方法利用三维建模软件建立正常人有效性腰骶椎(L_3~S_1)模型。根据椎弓根钉在椎体的位置,分别建立融合模型A、B、C。并根据不同工况对这3种模型施加相应的预载荷及扭矩,分析比较不同腰椎轴向运动时相邻节段椎间盘应力的变化情况。结果成功建立正常有效的L_3~S_1三维有限元模型及椎弓根钉棒系统融合固定三维有限元模型。在后伸状态下,模型A的L_3/L_4椎间盘应力明显增加,而模型B、C较融合前无明显变化;在侧曲状态中,模型B、C的L_3/L_4椎间盘应力变化不大,而模型A显著增加;在其余状态中,3个模型的L_3/L_4椎间盘应力均升高,其中以模型A增加最为明显。3个模型在所有状态下L_5/S_1椎间盘的应力均较融合前略有升高,其中模型B、C应力的变化小于模型A。结论椎弓根钉尖端位于椎体上1/3区域会显著增加融合节段上位邻近椎间盘应力,进而引起相邻节段退变;腰椎融合术不会明显增加邻近下位椎间盘的应力。