頸椎前路分節(jié)段減壓融合術三維有限元研究.pdf

1、頸椎病是脊柱外科的常見病、多發(fā)病,多節(jié)段頸椎病是治療難點。雖然前路減壓能夠直接去除致壓物、減壓徹底,但手術并發(fā)癥比普通頸椎病高很多。Vaccaro報告兩或三節(jié)段椎體次全切除術失敗率高達50％,Wang發(fā)現(xiàn)椎體切除越多,植骨長度越長,植骨移位率越高。Hee報告手術并發(fā)癥為19％。后路減壓雖然比前路穩(wěn)定性好,但因為是間接減壓,所以減壓不如前路徹底。如果將前路常用的椎間盤切除減壓融合術與椎體次全切除手術結合起來,即分節(jié)段減壓融合術,對于連續(xù)的

2、三個椎間盤、兩個椎體的減壓不采用單純連續(xù)兩個椎體次全切除術,而是一個椎體次全切除術加一個椎間盤切除減壓融合術,臨床應用表明手術效果理想,但尸體生物力學實驗結果尚不一致。為進一步研究分節(jié)段減壓融合術的生物力學特點,本文采用三維有限元方法研究分節(jié)段減壓融合術對頸椎活動范圍和鄰近節(jié)段椎間盤應力的影響。 目的： 1.采用Mimics 10.0、Geomagic Studio 9.0和Ansys 10.0軟件建立正常人第2～7頸椎

3、三維有限元模型,并對模型進行有效性驗證。 2.采用三維有限元法分析頸椎前路分節(jié)段減壓融合術對頸椎活動范圍和鄰近節(jié)段椎間盤應力的影響。 3.采用三維有限元法比較頸椎前路分節(jié)段減壓融合術與單純椎體次全切除術對頸椎活動范圍和鄰近節(jié)段椎間盤應力的影響。 方法： 1.選擇一位33歲正常男性,采用0.625mm薄層CT掃描,利用Mimics 10.0、Geomagic Studio 9.0和Ansys 10.0軟件建

4、立正常人頸椎(C2～C7)三維有限元模型,然后對模型施加73.6N的預載荷及1.8Nm力矩,使模型產(chǎn)生前屈、后伸、側屈和旋轉運動,計算各種工況下的頸椎活動范圍,與文獻結果進行對比,以驗證模型的有效性。 2.在正常人C2～C7三維有限元模型基礎上,建立頸椎前路分節(jié)段減壓手術模型。將椎體間融合器cage、鈦網(wǎng)、頸椎前路鋼板和螺釘模型,利用Ansys 10.0軟件分別加載到頸椎前路分節(jié)段減壓手術模型上,對模型施加73.6N的預載荷及1

5、.8 Nm力矩,使其產(chǎn)生前屈、后伸、側屈、旋轉運動,計算頸椎活動范圍和鄰近節(jié)段椎間盤應力。 3.在正常人C2～C7三維有限元模型基礎上,分別建立頸椎前路分節(jié)段減壓融合術和單純椎體次全切除術模型。將椎體間融合器cage、鈦網(wǎng)、頸椎前路鋼板和螺釘模型,利用Ansys 10.0軟件分別加載到手術模型上,對模型施加73.6N的預載荷及1.8Nm力矩,使其產(chǎn)生前屈、后伸、側屈、旋轉運動,計算頸椎活動范圍和鄰近節(jié)段椎間盤應力。 結果

6、： 1.建立了C2～C7三維有限元模型,包括23348個節(jié)點和215749個單元。模型在前屈、后伸、側屈和旋轉工況下的頸椎活動范圍與文獻結果一致。 2.頸椎前路分節(jié)段減壓融合術頸椎活動范圍比未手術模型小,P＜0.05,差異有統(tǒng)計學意義：鄰近節(jié)段椎間盤應力差異無統(tǒng)計學意義。 3.頸椎前路分節(jié)段減壓融合術與單純椎體次全切除術頸椎活動范圍一致,鄰近節(jié)段椎間盤應力差異有統(tǒng)計學意義。 結論： 1.正常人頸椎