前路植骨固定+后路單側椎弓根釘固定治療胸腰椎骨折的三維有限元分析.pdf

1、目的：
　　 應用三維有限元分析法對前路植骨固定+后路單側椎弓根釘固定治療胸腰椎骨折的生物力學性能進行分析，為臨床上治療胸腰椎骨折及骨折節(jié)段內固定方式的改進提供理論基礎。
　　 方法：
　　 選取一名無慢性腰痛及腰椎外傷手術史的青年志愿者（男，20歲），先行x線檢查，初步排除脊柱疾患，用CT機（Philips Brilliance 64 CT）對腰椎行層厚為0.45mm的連續(xù)掃描，利用3D-CT圖像和Simple

2、ware建模軟件以及Auto CAD作圖軟件建立以下五種T12-L2節(jié)段胸腰椎三維有限元模型：正常節(jié)段、單純L1椎體骨折節(jié)段、后路植骨固定的單純L1椎體骨折節(jié)段、前路固定的單純L1椎體骨折節(jié)段及前路植骨固定+后路單側椎弓根釘固定的單純L1椎體骨折節(jié)段，將五種模型分別導入ANSYS12.0有限元分析軟件進行前處理后，在軸向500N載荷和10N·M力矩下，模擬人體腰椎正常生理軸向載荷、前屈、后伸、左右側彎和左右扭轉，比較五種模型在不同生理活

3、動下的位移、旋轉角度和應力變化，并進行分析。
　　 結果：
　　 胸腰椎骨折模型在垂直壓載、前屈、后伸、左側彎、右側彎、左扭轉、右扭轉工況下位移和旋轉角度都是最大的，特別是在前屈和后伸工況下，經(jīng)三種的內固定系統(tǒng)固定后，模型的位移和旋轉角度都明顯減小，而前路植骨固定+后路單側椎弓根釘固定模型在各種工況下的位移和旋轉角度均小于單純前路固定模型和單純后路固定模型。其中在位移方面，后路固定模型在垂直壓載工況下分別較胸腰椎骨折模型

4、減小72.64％，前路固定模型在垂直壓載工況下分別較胸腰椎骨折模型減小75.28％，前路植骨固定+后路單側椎弓根釘固定模型在垂直壓載工況下較胸腰椎骨折模型減少91.62％。而前路植骨固定+后路單側椎弓根釘固定模型在垂直壓載工況下較后路固定模型、前路固定模型的位移分別減少69.36％、66.06％。在旋轉角度方面，后路固定模型在前屈、后伸、左側彎、右側彎、左扭轉、右扭轉工況下分別較胸腰椎骨折模型減小75.05％、75.51％、15.13％

5、、14.99％、50.99％、50.98％，前路固定模型在前屈、后伸、左側彎、右側彎、左扭轉、右扭轉工況下分別較胸腰椎骨折模型減小70.05％、69.60％、61.31％、82.85％、22.18％、22.16％，前路植骨固定+后路單側椎弓根釘固定模型在前屈、后伸、左側彎、右側彎、左扭轉、右扭轉工況下分別較胸腰椎骨折模型減小88.49％、88.75％、83.03％、82.98％、53.06％、52.79％。而前路植骨固定+后路單側椎弓根

6、釘固定模型在、前屈、后伸、左側彎、右側彎、左扭轉、右扭轉工況下分別較后路固定模型減小53.85％、54.05％、80.01％、79.97％、4.23％、3.70％；較前路固定模型減小61.57％、62.99％、56.15％、0.75％、39.68％、39.35％。后路固定、前路固定、前路植骨固定+后路單側椎弓根釘固定模型在各種工況下的最大應力均出現(xiàn)在旋轉工況下，分別為195.00MPa、321.00MPa、226.00MPa，前路器械的

7、應力集中發(fā)生在前路板與連接桿的交合處，椎弓根釘器械的應力集中發(fā)生在橫連和連接桿的交合處。前路植骨固定+后路單側椎弓根釘固定模型中的內固定應力峰值較單純前路固定明顯改善，較后路固定系統(tǒng)的應力峰值雖偏高，但不同工況下的應力集中點分布更為平均。
　　 結論：
　　 1、前路植骨固定+后路單側椎弓根釘固定能有效提高胸腰椎骨折椎體的剛度和穩(wěn)定性，且在恢復胸腰椎的剛度和穩(wěn)定性以及應力分布方面優(yōu)于單純后路椎弓根釘固定及前路植骨固定。<