有限元模拟单通道分体内镜下双侧腰椎管减压对腰椎生物力学的影响

张景贺; 窦永峰; 许世东; 邢建强; 刘栋; 田霖; 戴国华

doi:10.12307/2024.071

摘要：背景:单通道分体内镜技术单侧入路双侧减压手术作为后侧入路脊柱内镜下治疗椎管狭窄症的前沿技术,远期疗效有待进一步观察,对术中切除范围的研究少有报道,且目前鲜有生物力学以及有限元分析的相关研究报道. 目的:通过建立三维有限元模型评估单通道分体内镜下双侧腰椎管减压对腰椎活动度和椎间盘内压力的影响,为临床手术提供建议,为进一步临床研究提供理论基础. 方法:通过9名健康志愿者CT图像重建完整的L3-L5椎体模型,作为术前模型M1,对L4-L5进行模拟手术切除,分别切除双侧关节突关节1/4,1/3,1/2,获得模型M2、M3、M4.在前屈、后伸、左右弯曲、左右旋转6个不同方向比较4个模型的关节活动度和纤维环应力(Von Mises)最大值. 结果与结论:①此研究建立的L3-L5有限元模型具有较好的仿真性和可靠性,在6个活动状态下关节活动度处于以往实体研究的区间范围内;②与M1模型比较,M2、M3、M4模型L4-L5腰椎活动度在前倾、左右弯曲、左右旋转载荷下随着切除范围增大而增大,差异有显著性意义(P＜0.05);在后伸载荷下,M1与M2的腰椎活动度比较差异无显著性意义(P＞0.05),但M1与M3、M4比较差异有显著性意义(P＜0.05);③L3-L4腰椎活动度随着双侧关节突关节切除范围增大无明显变化,差异无显著性意义(P＞0.05);④M1与M2的L4-L5腰椎Von Mises最大值比较,差异有显著性意义(P＜0.05),M1与M3、M4比较,差异有显著性意义(P＜0.01),L4-L5腰椎Von Mises最大值随着双侧关节突关节切除范围增大而增大,切除1/3以上尤为明显;⑤L3-L4腰椎Von Mises最大值在前倾、左右弯曲、左右旋转载荷下,随着切除范围增大而增大,差异有显著性意义(P＜0.05);⑥结果表明:L4-L5节段腰椎活动度及椎间盘内压力随着切除范围的增大而增大;L3-L4节段椎间盘内压力随着切除范围的增大而增大,但腰椎活动度未见明显影响.由此可见,随着关节突关节切除范围增加,可能影响手术节段稳定性,相邻节段虽近期稳定性影响不大,但可能加速椎间盘退变.