椎体成形中拖尾锚定治疗伴裂隙征骨质疏松性椎体压缩骨折的有限元分析

陈惠挺; 曾伟权; 周剑鸿; 王杰; 庄聪颖; 陈培友; 梁泽乾; 邓伟明

doi:10.12307/2025.873

摘要：背景:经皮椎体成形是治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的有效方式,但对于伴裂隙征的椎体压缩骨折患者,如何减少椎体成形术后骨水泥松动移位,成为脊柱外科治疗的难点之一. 目的:探讨拖尾锚定技术治疗伴裂隙征椎体压缩骨折的生物力学稳定性. 方法:通过1例骨质疏松性椎体压缩骨折患者的胸腰椎CT扫描数据,建立T10-L2节段有限元模型.在Solidwork软件上,模拟椎体内裂隙征,分别构建5组模型:①伴裂隙征的骨质疏松性椎体压缩骨折模型;②2.5 mL骨水泥的经皮椎体成形模型;③2.5 mL骨水泥+拖尾锚定的经皮椎体成形模型;④4.6 mL骨水泥的经皮椎体成形模型;⑤4.6 mL骨水泥+拖尾锚定的经皮椎体成形模型.随后将各模型导入Ansys软件,添加韧带等结构,并赋值进行有限元分析.其中载荷条件为:在T10椎体上表面施加400 N垂直向下的载荷模拟身体上半身重力,并在不同方向上施加7.5 N·m的力矩,模拟脊柱屈伸旋转等各方向的运动,比较不同模型间骨折椎体的活动度、形变程度、最大等效应力以及骨水泥应力的差异. 结果与结论:①在骨折椎体的活动度上,伴裂隙征骨质疏松性椎体压缩骨折模型的活动度最大,在各方向上活动度可达4°-7°;2.5 mL骨水泥模型和2.5 mL骨水泥+拖尾锚定模型虽然能部分减少骨折椎的异常活动,但其稳定性依然较差,在屈伸旋转时,活动度可达3°-4°;而在4.6 mL骨水泥+拖尾锚定模型中,骨折椎体的活动度明显减少,相对较为稳定,较伴裂隙征骨质疏松性椎体压缩骨折模型分别减少81%,83%,77%,69%,76%和79%,说明其生物力学稳定性最好;②在骨折椎体最大等效应力和形变程度上,其结果为裂隙征的骨质疏松性椎体压缩骨折模型＞2.5 mL骨水泥模型＞2.5 mL骨水泥+拖尾锚定模型＞4.6 mL骨水泥模型＞4.6 mL骨水泥+拖尾锚定模型,说明在骨水泥量较少的时候,单纯拖尾锚定技术并不能达到有效稳定骨折椎的目的;而在椎体前方骨水泥量达到4.6 mL时,再联合拖尾锚定技术则能明显降低椎体的最大等效应力和形变程度;③值得注意的是,两组拖尾锚定模型中骨水泥最大等效应力都出现了明显增大,且主要集中在拖尾骨水泥的中后部;④总的来说,在椎体内具有一定量骨水泥的前提下,拖尾锚定技术能够明显增强骨折椎的稳定性,减少其异常活动和椎体内的应力集中,是一种值得尝试的手术技术;但应注意拖尾锚定部分的骨水泥应力明显增大,若患者术后不注意保护,可能存在拖尾骨水泥断裂的风险.