部分破出骨壁的寰椎椎弓根螺釘生物力學(xué)分析.pdf

1、背景
　　 近年來(lái),隨著我國(guó)人口日趨老齡化和交通意外等致傷因素的增多,寰樞椎不穩(wěn)患者的數(shù)量逐年增長(zhǎng),與其相關(guān)的手術(shù)是脊柱外科技術(shù)難度最大、風(fēng)險(xiǎn)最高的操作。制約手術(shù)的瓶頸問(wèn)題是寰椎椎弓根螺釘?shù)闹萌?而限制寰椎椎弓根螺釘應(yīng)用的主要解剖結(jié)構(gòu)就是椎弓根峽部的存在。以往,外科醫(yī)師因?yàn)閾?dān)心損傷寰椎后弓周?chē)闹匾馄式Y(jié)構(gòu),不敢使螺紋破出椎弓根峽部。而事實(shí)上,既往術(shù)后隨訪發(fā)現(xiàn),部分螺釘破出骨壁的患者術(shù)后并未出現(xiàn)不良癥狀,螺釘?shù)钠瞥鲆参从绊懫渖?/p>

2、力學(xué)效果;力學(xué)分析也證實(shí),骨組織和椎弓根螺釘?shù)牟牧暇梢猿惺苓h(yuǎn)遠(yuǎn)超出生理負(fù)荷的力量。盛京醫(yī)院脊柱創(chuàng)傷骨科近年來(lái)在行寰椎椎弓根螺釘固定術(shù)時(shí)采用了“三點(diǎn)分離定位法”,通過(guò)在寰椎后弓與周?chē)匾Y(jié)構(gòu)間應(yīng)用薄層隔離物的方法實(shí)現(xiàn)了重要解剖結(jié)構(gòu)與寰椎后弓間的分離,也使寰椎椎弓根螺釘部分破出骨壁成為可能。
　　 目的
　　 利用三維有限元分析的方法討論在生理負(fù)荷下部分破出骨壁的椎弓根螺釘與標(biāo)準(zhǔn)位置置釘?shù)淖倒葆旈g抗拔出力及抗側(cè)向力的區(qū)

3、別。
　　 方法
　　 選取一例健康患者,行X線等檢查排除枕頸部畸形,將其0.6mm層厚的高分辨率CT圖像導(dǎo)入三維重建軟件,在軟件中首先確定骨結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,然后選取半寰椎為研究范圍,建立三維模型后將各層面中的空洞逐一處理,并擦去多余的骨或其它結(jié)構(gòu),以免影響后期運(yùn)算。然后對(duì)模型進(jìn)行平滑等操作,再將骨模型與導(dǎo)入的4.0mm椎弓根螺釘通過(guò)布爾運(yùn)算進(jìn)行組合,三種置入螺釘?shù)姆桨阜謩e為:①螺釘部分破出椎弓根峽部上壁;②標(biāo)準(zhǔn)置釘——

4、螺釘完全被椎弓根包繞;③螺釘部分破出椎弓根峽部下壁。組合后再次平滑處理,然后將模型利用逆向工程軟件進(jìn)行減噪、光滑等逆向工程操作,檢查模型確認(rèn)無(wú)異常結(jié)構(gòu)后導(dǎo)入有限元軟件,先進(jìn)行材料賦值,然后劃分網(wǎng)格,劃分網(wǎng)格時(shí)保留真實(shí)的螺紋結(jié)構(gòu)而不進(jìn)行平滑,以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,然后在椎弓根對(duì)稱(chēng)面和釘尖所對(duì)的面施加固定約束。首先,在螺釘尾部施加符合生理負(fù)荷的1KN拔出力,方向由釘尖沿螺釘軸線指向釘尾;另外,在螺釘尾部施加60N的生理負(fù)荷,方向?yàn)槌蚬潜谄茡p

5、的方向,比較不同情況下螺釘?shù)纳锪W(xué)表現(xiàn)。
　　 結(jié)果
　　 三種置釘方案下,螺釘受力后均未發(fā)生位移,說(shuō)明其都能承受所施加的生理負(fù)荷:施加的朝向骨壁破出方向的力量沒(méi)有造成骨壁的破損和螺釘?shù)奈灰?。隨著螺釘位置的改變,螺紋破出骨壁處與骨皮質(zhì)接觸增多,該處骨皮質(zhì)受力亦增加。
　　 結(jié)論
　　 使螺釘部分破出寰椎椎弓根峽部的方法可以提供足夠的抗拔出力和抗側(cè)向力;螺釘破出椎弓根峽部的位置可以根據(jù)術(shù)中撐開(kāi)或壓縮的需要