骨水泥弥散类型对强化椎体生物力学特性影响的有限元分析
吴智华1
李任2
潘慧玲2
范凤杰2
江晓兵3
唐福宇1
1.广州中医药大学,广东省广州市 510405;柳州市中医医院脊柱外科,广西壮族自治区柳州市 5450002.柳州市中医医院脊柱外科,广西壮族自治区柳州市 5450003.广州中医药大学第一附属医院脊柱外科,广东省广州市 510405
摘要：背景:经皮椎体强化治疗骨质疏松性椎体压缩骨折时,强化椎内骨水泥弥散类型主要为中部分离、中部融合、前部分离和不均匀分离4种,目前尚无研究对比这4种骨水泥弥散类型对强化椎体生物力学特性的影响.目的:运用三维有限元法分析骨水泥弥散类型对强化椎体生物力学特性的影响.方法:构建T12骨质疏松性椎体压缩骨折三维有限元模型,然后模拟双侧椎体成形手术,其中骨水泥分中部分离、中部融合、前部分离和不均匀分离4种弥散类型,设置材料属性参数、边界条件、施加载荷(在T10上终板持续施加垂直向下260 N载荷,同时分别施加前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转10 N·m力矩),分别导入LS-DYNA软件求解.结果 与结论:①在所有加载条件下,不均匀分离模型的骨水泥应力最大;左侧屈曲时,不均匀分离模型的骨水泥最大应力比中部分离模型、中部融合模型、前部分离模型分别高出4.4,8.6,4.8倍;中部分离、前部分离、不均匀分离模型左侧屈时的骨水泥最大米塞斯应力最大,中部融合模型右侧屈时的骨水泥最大米塞斯应力最大,所有模型左右旋转时的骨水泥最大米塞斯应力最小;②左右旋转时,不均匀分离模型的松质骨-水泥界面的最大米塞斯应力小于其他模型,其他工况下各模型的松质骨-水泥界面的最大米塞斯应力相似;4种模型左右侧屈时的松质骨-水泥界面的最大米塞斯应力最大;③各模型T12上终板和下终板的最大米塞斯应力趋势相似,且相同工况下无明显差异;在所有加载条件下,各模型间T12上终板和下终板的最大米塞斯应力无明显差异;在所有加载条件下,各模型间T11/12、T12/L1椎间盘最大米塞斯应力无明显差异;④当位移3.5 mm时,中部分离模型的载荷最小,为40 N;中部融合和前部分离模型的载荷为50 N;不均匀分离模型的载荷最大,是中部分离模型的2倍;⑤结果显示,骨水泥不均匀分离会显著增加骨水泥应力,因此椎体强化术中应使骨水泥在椎体骨折区域充分且对称分布,并适当增大骨水泥与松质骨界面接触的面积.
关键词：骨水泥骨质疏松椎体压缩骨折经皮椎体强化有限元分析骨水泥弥散类型
分类号：R459.9(治疗学)R318.08(医用一般科学)R615(外科手术学)
资助基金：广西自然科学基金面上项目(2020GXNSFAA259082)柳州市科技计划项目(2019BE10602)
论文发表日期：2023-10-21
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( 4763-4768 )
英文信息