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《第二军医大学》 2011年
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三种后路寰枢椎混杂内固定技术的三维有限元分析及临床评价

杨健  
【摘要】:目的: 1、通过三维有限元方法分析3种组合内固定技术的稳定性及力学特点,为其临床应用提供支持。 2、通过临床病例随访分析,验证、评价组合内固定的安全性、有效性。 方法: 1、三维有限元分析: 建立具有详细解剖结构的正常人上颈椎(C0-C3)之三维有限元模型;建立寰枢椎不稳(不伴有齿突骨折寰枢椎前脱位)之有限元模型并验证其有效性;在“寰枢椎不稳模型”中模拟加载3种不同的组合内固定方式:C1-2经关节螺钉+C1侧块螺钉+C2椎弓根螺钉(TS+C1LMS+C2PS)、C1-2经关节螺钉+C1侧块螺钉C2椎板螺钉(TS+C1LMS+C2ILS)、C1-2经关节螺钉+gallie技术+对侧空置(TS+Gallie),对照组为C1-2经关节螺钉+ C1-2经关节螺钉(TS+TS),并进行三维有限元对比分析,通过ROM、力学云图等指标评价其生物力学稳定性及不同部位、不同工况的受力特点。 2、临床随访评价: 对采用3种不同的组合内固定方式的22例患者,术后均随访14个月。回顾其病史、影像学资料及临床治疗情况,并随访神经功能改善及植骨融合情况。利用JOA评分标准评价患者术前和术后之神经功能情况;通过术后影像学分析(包括颈椎正侧位、过伸过屈位X线片和颈椎CT平扫加三维重建)评价寰枢关节的稳定性及植骨块的愈合情况。 结果: 1、三维有限元模型的建立及三种混杂内固定生物力学分析: a.横韧带断裂不伴齿突骨折的寰枢椎前脱位三维有限元模型外观逼真,几何相似性好,各个工况下的活动度较正常模型明显增大,尤其是前屈增加了17.8°,后伸增加了13.7。; b. 3种不同的混杂方式对C1-C2节段进行固定都能显著降低该节段活动度,其中TS+C1LMS+C2PS组合的稳定性更好。在后伸、前屈、左右侧屈方面均优于其他2种,而TS+C1LMS+C2ILS在后伸、前屈方面与TS+C1LMS+C2PS相近,在抗旋转方面略差。TS+Gallie则在各工况上均较差。内部应力方面,TS+Gallie由于TS螺钉需承担等价于其他术式双侧的载荷,因此器械上内应力最高,特别在前屈、侧弯和扭转工况是由为明显。单侧TS+Gallie组合在所有工况下钛线上的拉力都明显高于其他术式。 2、临床病例随访分析: a.手术时间约为120-280分钟,平均210分钟,术中出血约350ml。所有患者平均随访14个月,均获得不同程度之临床症状改善。术后3月的JOA评分情况,术前JOA评分平均6.9分,术后3月JOA评分平均14.7分,平均改善率77.8% b.随访术后3月、6月、12月、18月等各个时间点,患者无断钉、再脱位等内固定相关并发症发生,影像学随访未见寰枢关节不稳征象,所有22患者的植骨在术后3月21例达到完全融合,术后6月随访均获得完全融合。 结论: 1、TS+C1LMS+C2PS、TS+C1LMS+C2ILS、TS+Gallie三种内固定方式经三维有限元分析都能明显限制上颈椎各个方向活动;其中TS+C1LMS+C2PS在前屈、后伸、旋转等各工况最优,TS+C1LMS+C2ILS在前屈、后伸工况与前者相当,在抗旋转方面略差,而TS+Gallie在各工况均较差。单侧margel螺钉和钛线的组合也许是一种次稳定结构,因此在承载时会产生更大的内应力。 2、TS+C1LMS+C2PS、TS+C1LMS+C2ILS、TS+Gallie三种内固定方式有选择的应用于寰枢融合,坚强、安全、有效,可针对不同病例特点个性化应用。
【学位授予单位】:第二军医大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:R687.3

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