椎间隙骨水泥渗漏的不同分型对邻椎相邻终板应力分布的影响:三维有限元研究

摘要：

目的 通过有限元法分析各型骨水泥椎间隙渗漏对于邻椎终板应力的影响,明确椎体强化术中发生骨水泥椎间隙渗漏的生物力学效应,并提出新的椎间隙渗漏系统性分型法.方法 基于Churojana分型法,对椎间隙骨水泥渗漏分型进行重新定义:将渗漏分为Ⅰ型(间隙内-盘外型)、Ⅱ型(盘内型)、Ⅲ型(混合型).其中Ⅱ型按照骨水泥漏出方位分为Ⅱa(前方)、Ⅱb(中央)、Ⅱc(后方)、Ⅱd(侧方)、Ⅱe(跨区域)五个亚型,每型再根据漏出骨水泥是否抵及邻椎终板而分为两个次亚型,即1型为骨水泥未抵及邻椎终板,2型为骨水泥抵及邻椎终板.使用Mimics 17.0软件对胸腰段脊柱三维重建,采用Geomagic 2015制作L1椎体骨折模型,组件导入Ansys workbench17.0有限元软件进行组装,并制作L1骨水泥向上方渗漏进入T12/L1椎间隙的骨质疏松压缩性骨折PKP术后骨水泥椎间隙渗漏模型.验证模型有效后,对完整脊柱模型、无渗漏模型、各种渗漏模型分别求解,分析T12下终板应力分布在中立、前屈、后伸、左屈、右屈、左旋、右旋等工况下的改变情况.结果 完整模型的T12下终板应力最大数值为:中立位11.476 MPa;前屈位19.517 MPa;后伸位16.879 MPa;左屈位42.346 MPa;右屈位43.033 MPa;左旋位6.568 MPa;右旋位6.568 MPa.与完整模型相比,无渗漏模型在中立位、前屈位、后伸位时邻椎终板最大应力为12.967 Mpa(112.99％)、23.134 Mpa(118.53％)、20.403 Mpa(120.88％),而在左、右屈及左、右旋活动中邻椎终板最大应力未见明显升高.与无渗漏模型相比,Ⅰ型渗漏邻椎终板应力在右旋位为10.197 Mpa(148.17％),其余工况应力数值未见明显升高;Ⅱ型渗漏中:Ⅱa1型在前屈位应力升为28.506 Mpa(123.40％);Ⅱa2型在前屈位为84.791 Mpa(366.52％);Ⅱb2型在中立位为14.138 Mpa(122.82％),在前屈位为27.313 Mpa (118.06％);Ⅱc1型在后伸位为19.695Mpa(128.50％);Ⅱc2型在后伸位为67.740 Mpa(441.97％);Ⅱd2型(右)在右屈位为123.940 Mpa(285.83％).其余各Ⅱ型渗漏中应力升幅较低或未见明显升高.左/右旋工况中,邻椎终板应力值较小,为5.095～15.585 Mpa.结论 骨水泥填充术后:邻椎终板应力将轻度增加;发生Ⅰ型渗漏不会显著增加邻椎终板应力;发生Ⅱ型渗漏使漏出方向相应位置的邻椎终板应力增加,2次亚型的邻椎终板应力高于1次亚型,如为边缘型Ⅱ型渗漏(Ⅱa、Ⅱc、Ⅱd),脊柱向漏出方向屈曲则应力增幅会显著升高.

关键词：骨水泥成形术、脊柱骨折、生物力学

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在线出版日期：2019-04-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：364-373