【摘 要】
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目的:应用三维有限元法分析腰椎皮质骨螺钉(cortical bone trajectory screw,CBTS)联合椎弓根螺钉(pedicle screw,PS)固定对融合节段应力的影响.方法:采集1例正常成年人腰椎三维重建CT数据,应用三维有限元方法建立L3/4节段PS固定(A组)、CBTS固定(B组)和联合固定(C组)腰椎融合模型.固定L5椎体下表面,对模型施加7.5N·m力矩模拟脊柱在生理负荷状态下前屈、后伸、侧屈及旋转运动.分析3组内固定、椎间融合器和椎间植骨的应力峰值,并测量各组在生理运动下L
【机 构】
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首都医科大学附属北京朝阳医院骨科 100020北京市
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目的:应用三维有限元法分析腰椎皮质骨螺钉(cortical bone trajectory screw,CBTS)联合椎弓根螺钉(pedicle screw,PS)固定对融合节段应力的影响.方法:采集1例正常成年人腰椎三维重建CT数据,应用三维有限元方法建立L3/4节段PS固定(A组)、CBTS固定(B组)和联合固定(C组)腰椎融合模型.固定L5椎体下表面,对模型施加7.5N·m力矩模拟脊柱在生理负荷状态下前屈、后伸、侧屈及旋转运动.分析3组内固定、椎间融合器和椎间植骨的应力峰值,并测量各组在生理运动下L3/4节段的活动度(range of motion,ROM).结果:与A组相比,B组和C组模型在腰椎六维运动下螺钉和连接棒的应力显著增加.其中,在前屈时L3螺钉应力B组较A组增加84.7％,C组较A组增加79.7％;在后伸时L3螺钉应力C组较A组增加47.7％,较B组增加46.3％;在左侧屈时,L3螺钉应力C组较A组增加72.5％,较B组增加30.5％;在右侧屈时,L3螺钉应力C组较A组增加71.9％,较B组增加30.0％.前屈时L4螺钉应力B组较A组增加11.6％,C组较A组增加18.9％;后伸时L4螺钉应力B组较A组增加40.1％,C组较A组增加109.3％.在左右旋转时,L3和L4螺钉应力总和C组较A组增加37.9％,较B组增加1.4％.在左侧屈时,连接棒应力C组较A组增加48.8％,较B组增加13.0％;在右侧屈时,连接棒应力C组较A组增加8.8％,较B组增加4.9％.A、B、C组固定模型Cage的应力总和分别为318.8 MPa、319.6MPa和311.4MPa.在L3/4节段ROM方面,B组在屈、伸方向ROM最小,而在侧屈和侧旋方向ROM最大.结论:CBTS固定技术可增加腰椎融合节段的内固定结构的力学强度.CBTS和PS的联合应用可进一步增加手术节段的力学强度和稳定性,同时获得相似的椎间融合应力环境.
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