腰椎三维模型的建立及合并骨质缺损的腰椎结核有限元分析

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背景:在脊柱结核的中晚期,一些患者的影像资料显示病损椎体伴有不同程度的骨质缺损。虽然许多论文描述了这种现象,但几乎没有进行生物力学研究。目的:利用有限元分析法对合并骨质缺损的腰椎结核患者进行生物力学分析,探究何种骨质缺损情况下的腰椎结核容易发生病理性骨折。方法:选择一名正常志愿者腰椎L 4~5节段的C T图像数据建立三维模型,对模型赋值并验证。在原始模型的基础上按照病理分型创建出椎体边缘型(终板前侧型、终板后侧型、终板左侧型、终板右侧型及终板中心型)、椎体中心型、椎体前缘型、附件型(椎弓根型、横突型、棘突型),每个分型再衍生出具有5种不同缺损大小的模型,在垂直负荷、前屈、后伸、侧弯和旋转工况加载下进行生物力学分析。结果:随着缺损体积的增加(A组:正常组B组:1/5缺损组C组:2/5缺损组D组:3/5缺损组E组:4/5缺损组F组:5/5缺损组),终板前侧型(B→C组)、终板后侧型(E→F组)、终板左侧型(B→C组)、终板右侧型(B→C组)、终板中心型(E→F组)、椎体中心型(E→F组)、椎体前缘型(E→F组)、椎弓根型(D→E组)、横突型(E→F组)、棘突型(E→F组)的7种工况的综合应力改变幅度最大,应力集中明显增加,意味着此时继续保守治疗则椎体骨折的风险增加。结论:当缺损体积达到终板前侧型1/5缺损组、终板后侧型4/5缺损组、终板左侧型1/5缺损组、终板右侧型1/5缺损组、终板中心型4/5缺损组、椎体中心型4/5缺损组、椎体前缘型4/5缺损组、椎弓根型3/5缺损组、横突型4/5缺损组、棘突型4/5缺损组时,继续保守治疗则椎体骨折的风险增加,应考虑手术治疗。
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