腰椎动态—非动态椎弓根钉内固定系统的有限元分析及初步临床应用

【摘要】：目的 1、本课题利用三维有限元模型,模拟动态-非动态椎弓根钉内固定系统和传统内固定系统术后应力分布，间接了解动态-非动态内固定系统的力学性能。 2、探讨该动态-非动态内固定系统在腰椎疾病中的应用价值。 方法 选择一健康男性，年龄45岁，借助CT扫描和有限元软件，建立腰骶节段的三维有限元模型，在验证有效情况后，建立动态-非动态内固定模型（实验组）和椎弓根螺钉普通坚强内固定模型(对照组)，然后在各模型上分别施加载荷，观察螺钉、纵向连接棒、邻近上位椎间盘情况应力变化，对其应力分布进行分析对比。2011年10月-2012年4月在我科住院的8名各种腰骶椎退行性疾病患者，接受腰椎减压动态-非动态内固定置入术，通过ODI和VAS评分和腰推X线评价这组病例的临床疗效及安全性。 结果 有限元方法结果显示：1、直立、前屈、后伸、左扭、右扭五种工况时两种内固定系统的螺钉的最大应力差异性不大，而且最上位的螺钉的应力在各工况较其他位置要大，应力主要集中于六个钉棒结合处的钉尾部。2、实验组纵向连接棒与对照组在五种工况应力最大值出现在钉棒结合处的棒端，但实验组棒较对照组棒的应力要小。3、对于直立、前屈、后伸、左扭、右扭五种工况椎体的应力比较：两种固定方式固定后在钉道旁应力相对椎体其他部位应力大，且在最上位的钉道旁出现最大应力。4、五种工况下，实验组的邻近上位椎间盘的应力要小于普通固定组。 随访3～4个月，本组患者临床症状获得明显改善，VAS、ODI术后3月较术前下降，腰椎动力位X片示非融合节段保留了部分腰椎活动度，本实验中装置未发现松动、断裂等失效情况，提示初步临床疗效满意。 结论 1.动态-非动态椎弓根内固定系统可以部分保留相关节段的活动范围，并且其可能延缓邻近上位椎间盘的退变，经过有限元分析，间接说明动态-非动态椎弓根钉内固定系统有良好的力学性能。 2.初步证实了运用此动态-非动态椎弓根钉内固定系统的手术方式是治疗腰椎退行性疾病的安全的方法之一，近期随访手术效果良好，但远期的临床效果还需长期的多中心大样本随访进一步证实。