全脊椎截骨重建强直性脊柱后凸矢状面平衡的有限元分析
谢江1
郭惠丽2
李辉3
代杰1
朱旭1
1.新疆医科大学第六附属医院脊柱外一科,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 8300012.乌鲁木齐市疾控中心,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 8300003.临汾市人民医院心脏大血管外科,山西省临汾市 041000
摘要：背景:过去强直性脊柱后凸矫形往往注重局部畸形的矫正,忽略对于矢状面平衡的重建.目的:应用计算机辅助软件建立强直性脊柱炎后凸三维有限元模型,基于肺门-髋轴法重建脊柱矢状面平衡,设计个性化手术截骨方案,并模拟全脊椎截骨手术操作,计算分析其生物力学特性,并与两种未重建脊柱矢状面平衡模型进行对比.方法:收集来自新疆医科大学第六附属医院1例强直性脊柱炎后凸住院患者的CT数据,根据301分型确定后凸畸形为ⅢA型,将CT数据导入计算机建模软件中,建立强直性脊柱后凸畸形三维有限元模型.设计3种不同全脊椎截骨(VCR)手术方案的模型,分别为VCR30°,VCR32.2°和VCR40°,其中VCR32.2°使用肺门-髋轴测量方法测量L3预截骨角度为32.2°,另外构建2个未重建脊柱矢状面平衡模型,其中VCR30°设置为截骨角度为30°,VCR40°设置截骨角度为40°,在构建完成的3个模型上模拟全脊椎截骨术进行截骨,并对截骨矫形后3个模型的脊柱位移、钉棒系统、钛笼和截骨面进行有限元计算.结果 与结论:①总位移和24个椎体位移大小排序如下:VCR40°>VCR30°>VCR32.2°,VCR40°明显高于VCR32.2°,VCR30°和VCR32.2°两者由于截骨角度差异小,位移差距不显著;椎弓根螺钉、钛棒、钛笼以及截骨接触面的应力分布趋势;②不论是钉棒应力,还是钛笼应力,VCR40°都要高于其他2个模型和平均值,并且差异明显,VCR32.3°在3种模型中应力最小,也低于平均值,并且各节段等效应力分布均匀,没有出现应力集中的现象;③结果 证实,基于肺门-髋轴法重建脊柱矢状面平衡能够增加术后脊柱稳定性,且内固定应力分布更低,是一种合理、科学的手术方案设计.
关键词：强直性脊柱后凸全脊椎截骨有限元分析矢状面平衡生物力学模型畸形骨盆参数
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R452(治疗学)
资助基金：新疆维吾尔自治区自然科学基金(2020D01C195)
论文发表日期：2021-11-21
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 5259-5264 )
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