單節(jié)段ACDF的椎間高度矯正程度對(duì)鄰近節(jié)段間盤生物力學(xué)影響的研究.pdf

1、目的：
　　借助有效的頸椎有限元模型，運(yùn)用有限元方法研究單節(jié)段頸椎前路減壓融合(ACDF)術(shù)中，責(zé)任椎間高度矯正的程度差異對(duì)相鄰節(jié)段椎間盤生物力學(xué)的影響。為ACDF責(zé)任椎間高度矯正提供靜態(tài)生物力學(xué)參考。
　　材料與方法：
　　采用正常成人頸椎CT圖像建立C3-C7有限元模型。參照標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)生物力學(xué)模型(C3-C7)所測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)差范圍，驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)建立的正常成人頸椎有限元模型有效性。在此基礎(chǔ)上，分別矯正C4,5；C5,6椎

2、間高度（Ⅰ型：-2mm、Ⅱ型：0mm、Ⅲ型：1mm、Ⅳ型：2mm），建立矯正融合后的C3-C7有限元模型。并以45N垂直載荷分別代入上述各組矯正融合后的有限元模型，共8組為實(shí)驗(yàn)組，同時(shí)作用于正常成人頸椎有限元模型，1組為對(duì)照組。計(jì)算分析各組下列指標(biāo)：1)相鄰節(jié)段椎間盤位移（X軸方向、Y軸方向、Z軸方向）；2）相鄰節(jié)段纖維環(huán)水平、軸向應(yīng)力及分布；3）相鄰節(jié)段髓核內(nèi)壓；4)融合椎體的非融合側(cè)終板應(yīng)力。比較術(shù)后有限元模型與正常有限元模型之間上

3、述生物力學(xué)參數(shù)的差異。
　　結(jié)果：
　　建立了正常成年人頸椎C3-C7節(jié)段有限元模型并通過驗(yàn)證。頸椎有限元模型與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头铣潭冗_(dá)90％以上。改變椎間高度，建立了多種頸椎椎體融合有限元模型。各模型在45N垂直加載作用下，測(cè)得：1）椎間盤軸向位移的峰值出現(xiàn)在椎間盤前正中部的節(jié)點(diǎn)上；椎間盤膨出位的移峰值出現(xiàn)在椎間盤后外側(cè)部的節(jié)點(diǎn)上，Ⅰ型最為突出較正常存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（Ⅰ型軸向位移及向外膨出位移較正常型增大）；2）正常型、Ⅱ型、Ⅲ型

4、、Ⅳ型纖維環(huán)軸向應(yīng)力峰值位于纖維環(huán)前正中部,Ⅰ型纖維環(huán)軸向應(yīng)力峰值位于后外側(cè)外層纖維環(huán)，Ⅰ型最為明顯且與正常存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（Ⅰ型軸向壓縮應(yīng)力較正常型增大）3)Ⅰ型模型上、下兩相鄰節(jié)段模型髓核內(nèi)壓較正常明顯增大，Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型與正常無明顯差異4）隨著椎間高度增加，頸椎曲度逐漸增加，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型上下終板應(yīng)力逐漸出現(xiàn)后移趨勢(shì)（Ⅰ型與正常型相比終板中心應(yīng)力分布不均并減小，周圍應(yīng)力分布增大）。上位鄰近節(jié)段各項(xiàng)參數(shù)中，Ⅰ型與其他各型均存

5、在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。下位相鄰節(jié)段僅Ⅰ型部分參數(shù)與其他模型存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　結(jié)論：
　　建立了可靠的正常成人C3-C7頸椎有限元模型，建立了多種C3-C7頸椎前路減壓融合模型，經(jīng)有限元模擬可得：在ACDF術(shù)后，Ⅳ型、Ⅲ型、Ⅱ型模型相鄰節(jié)段椎間盤受力分布依次更接近正常生理情況，而Ⅰ型模型相鄰節(jié)段椎間盤、終板受力分布與正常差異較大。術(shù)中恢復(fù)椎間高度不僅改善了頸椎曲度，還可使相鄰節(jié)段受力更符合正常頸椎生物力學(xué)特點(diǎn)，可減緩由術(shù)后相鄰節(jié)段