腰椎融合联合上一节段棘突间动态固定的有限元分析

《中国组织工程研究》 Chinese Journal of Tissue Engineering Research

文章编号:2095-4344(2018)23-03647-07 3647

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·研究原著·

左右侧屈、左右旋转载荷时的角位移、刚度以及模型中的应力分布特点； 应变云图等观察融合节段邻近椎间盘马亮，男，1981年生，博士，2015年武汉大学毕业，湖北省赤壁市人，汉族，副主任医师。

通讯作者：许永涛，博士，主任医师。湖北省荆州市中心医院骨科，湖北省荆州市 434020

中图分类号:R318 文献标识码:A

稿件接受：2018-01-23

Ma Liang, Associate chief physician, Department of Orthopedics, Jingzhou Central Hospital, Jingzhou 434020, Hubei Province, China

Corresponding author: Xu Yong-tao, M.D., Chief physician, Department of Orthopedics, Jingzhou Central Hospital, Jingzhou 434020, Hubei Province, China

腰椎融合联合上一节段棘突间动态固定的有限元分析

马 亮，许永涛，佘远举(湖北省荆州市中心医院骨科，湖北省荆州市 434020) DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.0226 ORCID: 0000-0001-9776-7010(马亮)

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文题释义：

棘突间稳定系统：腰椎棘突间稳定系统是腰椎非融合技术中的一种。根据其设计特性可分为静态和动态稳定系统。静态稳定系统主要通过撑开棘突间后植入刚性材料来维持棘突间的高度。Wallis 系统是这一类的代表，可以有效减少植入节段的椎间盘和小关节突的负荷，保护该节段。棘突间动态稳定系统具有一定的弹性，使得在撑开棘突，维持棘突间高度并且可以保留一部分植入物的弹性,维持腰椎活动时的动态稳定。Coflex 系统就是动态稳定系统，它由一个 U 形的钛合金元件组成。具有一定的伸缩功能。可以限制腰椎的过度伸展,又能在屈曲时分散关节突，椎间盘等处的应力。

邻近节段退变：邻近节段退变是指腰椎融合术后融合区邻近节段椎间隙狭窄，椎间盘信号降低，关节突的退变，骨赘形成等异常改变，如果患者同时出现移位、不稳定、髓核突出、狭窄、增生性小关节炎、脊柱侧凸、椎体压缩骨折等与脊柱融合后相关邻近节段的并发症称之为邻近节段疾病。为了预防腰椎融合后邻近节段退变的发生，也采用了多种方法包括弹性钉棒固定，棘突间稳定系统等，取得了一定的效果。

摘要

背景：腰椎融合后邻近节段退变是常见的并发症。既往的研究发现单独应用棘突间稳定系统可以限制植入节段的过度活动，降低椎间盘压力，但对于是否需要在融合节段上方邻近节段植入棘突间稳定系统来预防融合后的邻近节段退变仍不明确。 目的：用有限元分析法来分析腰椎融合联合上方邻近节段植入棘突间Coflex 系统后对邻近节段的生物力学影响。 方法：采用64排螺旋CT 自L 1-骨盆水平薄层扫描的数据导入到Mimics 医学图像处理软件中，构建L 1-骶椎的三维模型，再导入SolidWorks 逆向工程软件建立实体模型。用Solidworks 软件构建L 4-5椎弓根螺钉，椎间融合器，Coflex 系统模型。模拟L 4-5后路椎体间融合术(posterior lumbar interbody fusion ，PLIF)模型，在此模型基础上还建立L 3-4棘突间植入Coflex 系统的模型(PLIF+Coflex 模型)。对模型进行赋值及分析。 结果与结论：在加载屈伸，侧屈，旋转载荷时，PLIF 模型和PLIF+Coflex 模型的弯曲刚度与完整模型接近。PLIF+Coflex 模型L 3-4椎间盘应力值明显减小，在后伸时减小最明显。两种模型L 5/S 1椎间盘最大应力都比完整模型增加。PLIF+Coflex 模型在屈伸及左右旋转时L 3-4节段活动度比PLIF 模型减小。说明PLIF+Coflex 动态固定可有效的降低上一位邻近节段椎间盘应力和限制过度的活动。 关键词：

邻近节段；退变；腰椎；生物力学；应力；有限元分析；融合术；棘突间系统；组织工程；数字化骨科；动态固定；活动度

主题词：

组织工程；椎间盘；内固定器；有限元分析

基金资助：

湖北省荆州市科技计划项目(2015036)

缩略语：

腰椎后路减压融合：posterior lumbar interbody fusion ，PLIF