【摘 要】
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目的:运用三维有限元分析(D-FEA)全脊柱内镜下行不同范围及部位椎间孔成形对腰椎生物力学的影响。方法:2018年10月-12月选取健康成年人10名,男性6例,女性4例,年龄24-36岁,平
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目的:运用三维有限元分析(D-FEA)全脊柱内镜下行不同范围及部位椎间孔成形对腰椎生物力学的影响。方法:2018年10月-12月选取健康成年人10名,男性6例,女性4例,年龄24-36岁,平均28.5岁,均排除脊柱疾患。行腰椎CT薄层扫描,获取腰椎CT参数。运用医学图像分析软件Mimics19.0进行数据处理,通过调整阈值区分出骨组织与软组织,最终获得L4、L5椎体三维有限元初步模型。借助逆向工程技术软件Geomagic studio2013填补空洞并光顺模型,生成皮质骨松质骨。在制图软件Solidworks2017中装配模型生成完整模型M0并依次模拟腰椎侧后路全脊柱内镜应用下将L5左侧上关节突进行尖部、内侧1/4、2/4、3/4和4/4分级切除获得模型M1、M2、M3、M4、M5,同时构建出腰椎椎间盘模型,包含髓核、纤维环和终板等模型。在有限元分析软件ANSYS17.0中以弹簧模拟出脊柱重要韧带,并赋予合理的单元类型和材料属性,然后给予适当载荷参数模拟正常腰椎进行前屈、后伸、左右侧屈和左右旋转等运动,截取不同切除范围的模型在各载荷下的腰椎最大活动度(ROM)图片,将截图依次导入进Adobe Photoshop软件进行测量最大活动度,同时获取L4/5椎间盘上应力分布图及最大值。再将统计完成的数据导入SPSS17.0软件进行分析,各切除模型与未切除组M0进行组间比较。组间比较用方差分析,两两比较用SNK检验。结果:1)本实验所建立L4-5节段三维有限模型有效;2)与未切除组M0相比ROM,切除尖部组(M1)在前屈载荷下差异具有统计学意义(均P<0.05),切除内侧四分之一组(M2)在前屈、后伸载荷下差异具有统计学意义(均P<0.05),切除二分之一组(M3)在前屈、后伸、左右侧屈载荷下差异具有统计学意义(均P<0.05),切除四分之三组(M4)在前屈、后伸、左右侧屈载荷下差异具有统计学意义(均P<0.05),全部切除组(M5)在前屈、后伸、左右侧屈、右旋载荷下差异具有统计学意义(均P<0.05);3)与未切除组M0相比L4/5椎间盘应力最大值,M1在前屈载荷下差异具有统计学意义(均P<0.05),M2在前屈、左右旋转载荷下差异具有统计学意义(均P<0.05),M3、M4、M5在前屈、后伸,左右侧屈,左右旋转载荷下差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论:1、在椎间孔成形时,切除腰椎单侧单节段上关节突尖部或内侧四分之一即会影响腰椎稳定性,同时增加腰椎活动时椎间盘应力最大值,当切除二分之一及以上时将明显破坏腰椎稳定性及增加腰椎活动时椎间盘应力最大值,明显破坏腰椎生物力学。2、为避免手术破坏腰椎正常生物力学,在全脊柱内镜下椎间孔成形时应尽量保护上关节突。
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