【摘 要】
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目的应用有限元方法建立创伤性脊柱后凸的三维有限元模型,进行术前规划设计模拟经椎弓根椎体截骨术和经椎板间截骨术两种截骨方法,探讨两种截骨方式治疗创伤性脊柱后凸的矫形效果并分析内固定器械以及临近节段椎间盘应力分布、评估术后手术并发症的可能性大小。方法选择1例创伤性脊柱后凸畸形患者,收集影像资料,根据临床分型及文献报道选择相关手术方式,利用Mimics、Geomagic、Solidworks、Ansys
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目的应用有限元方法建立创伤性脊柱后凸的三维有限元模型,进行术前规划设计模拟经椎弓根椎体截骨术和经椎板间截骨术两种截骨方法,探讨两种截骨方式治疗创伤性脊柱后凸的矫形效果并分析内固定器械以及临近节段椎间盘应力分布、评估术后手术并发症的可能性大小。方法选择1例创伤性脊柱后凸畸形患者,收集影像资料,根据临床分型及文献报道选择相关手术方式,利用Mimics、Geomagic、Solidworks、Ansys Workbench有限元分析软件建立创伤性脊柱后凸三维有限元模型,并模拟经椎弓根椎体截骨术(PSO)和经椎板间截骨术(Ponte)两种截骨方式建立截骨模型,施加载荷模拟手术矫形过程得到矫形后的有限元模型,收集整理分析相关矢状面参数和钉棒及临近节段间盘的应力变化情况数据。结果(1)成功创建了创伤性脊柱后凸的三维有限元模型,共计760389个单元、1165205个节点。(2)临近节段间盘应力分布:胸7-8椎间盘的应力主要集中在前缘、前缘中点应力最大(PSO截骨术:7.6942 MPa、Ponte截骨术:7.7532 MPa);胸12-腰1椎间盘的应力主要在椎间盘四周尤其前缘、最大应力在前缘(PSO截骨术:9.2542 MPa、Ponte截骨术:9.6653 Mpa)。(3)钉棒应力情况:胸9右侧螺钉的应力值最大(PSO截骨术:367.37 MPa,Ponte截骨术:434.82 Mpa);胸8、9椎体左侧和胸12椎体双侧螺钉尾部的受力面积大。(4)椎体位移最大都在腰1椎体(PSO截骨术:37.925mm,Ponte截骨术:39.12mm);TK、LL、Cobb角的值PSO截骨术后都比Ponte截骨术后大;而SVA、TLK的值PSO截骨术后都比Ponte截骨术后小(SVA都在正常范围内)。结论(1)应用有限元分析方法可以建立高质量的创伤性脊柱后凸三维有限元模型,并实现精细化的术前规划设计;(2)手术矫形载荷同样大时,腰1椎体位移最大(Ponte截骨术后比PSO截骨术后应力大)、临近节段间盘的应力集中在椎间盘前缘(Ponte截骨术后比PSO截骨术后应力大);螺钉的应力胸8、9椎体左侧和胸12椎体双侧螺钉尾部的受力面积大,但是最大值都在胸9右侧螺钉(Ponte截骨术后比PSO截骨术后应力大);(3)治疗矢状面平衡的创伤性脊柱后凸,矫形载荷一样条件下在脊柱外观上PSO截骨术和Ponte截骨术都可以获得满意的矫形效果、而且Ponte截骨优于PSO截骨,如果从截骨量方面考虑可以优先选择Ponte截骨术,但是Ponte截骨术后钉棒及临近节段间盘的应力更大、术后发生内固定失败和交界性后凸的可能性更大。
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