腰椎斜外侧椎间融合后融合器侧方移位的生物力学有限元分析
吕杰1
王永峰2
原杰2
徐朝健2
秦一川1
郝家齐1
1.山西医科大学第二临床医学院,山西省太原市 0300012.山西医科大学第二医院骨科,山西省太原市 030001
摘要：背景:斜外侧椎间融合是当前临床治疗腰椎退行性疾病的有效手段,而术后发生融合器侧移的处理方式尚无定论,利用有限元法进行斜外侧椎间融合后不同情况的生物力学分析成为越来越多研究者的一种选择.目的:运用有限元分析法评估斜外侧椎间融合后椎间融合器(cage)侧方移位对腰椎生物力学的影响,为术后该情况的处理提供生物力学依据.方法:选择1名健康男性行腰椎CT扫描,获得其扫描数据.利用Mimics、Geomagic、Solidworks和Ansys workbench软件建立L3-L5三维有限元模型,设定为正常对照组,同时建立斜外侧椎间融合独立融合固定组(SA组)和斜外侧椎间融合联合双侧椎弓根钉棒固定组(BPS组)模型.根据cage移位程度将SA组具体分为:cage无移位模型(SA0)、cage右缘中点移位至L5上终板横径右1/8点(SA1)、2/8点(SA2)、3/8点(SA3)、4/8点(SA4).在SA分组基础上,联合钉棒固定的模型分别是BPS0、BPS1、BPS2、BPS3、BPS4.对不同模型施加相同的加载条件,模拟脊椎前屈、后伸、侧屈及旋转运动状态,观察各模型不同工况下腰椎活动度以及椎间融合器和钉棒系统的应力峰值.结果 与结论:①SA0、SA1、SA2在不同运动状态的活动度均小于正常对照组,而SA3在后伸以及SA4在后伸、右侧屈状态的活动度大于正常对照组;②在不同状态下,SA组和BPS组的活动度和融合器应力峰值在整体上均随融合器侧移距离的增加而呈现上升趋势;③当cage处于同一位置时,BPS组在所有状态下的活动度和融合器应力峰值均小于SA组;④在各个状态下,BPS组的钉棒系统应力峰值为:BPS0<BPS1<BPS2<BPS3<BPS4;⑤提示当斜外侧椎间融合独立融合固定后发生融合器左侧移位时,随移位距离增加,各种状态下腰椎活动度和融合器的应力峰值在整体上均逐渐增加,存在脊柱失稳趋势.在此基础上联合双侧椎弓根钉固定,可以获得较好的腰椎生物力学稳定性.
关键词：斜外侧椎间融合融合器移位活动度有限元分析生物力学
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R681.5(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)
资助基金：山西省自然科学基金(201801D121220)
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( 5301-5306 )
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