胸椎椎弓根-肋骨復(fù)合體的解剖學(xué)、生物力學(xué)研究及脊柱側(cè)凸矯形策略的有限元分析.pdf

1、脊柱側(cè)凸是一種復(fù)雜的脊柱三維畸形，脊柱側(cè)凸的矯形手術(shù)被公認(rèn)為脊柱外科的難點(diǎn)和熱點(diǎn)之一.椎弓根螺釘技術(shù)對(duì)脊柱側(cè)凸矯形手術(shù)起了積極的推動(dòng)應(yīng)用，但椎弓根螺釘技術(shù)也日益暴露出其自身的局限性，特別是在中上胸椎，由于椎弓根的橫徑過小，導(dǎo)致螺釘不能植入，或者植入后造成副損傷。為了解決這一問題，“椎弓根一肋骨復(fù)合體”的概念被提出，并得到了廣泛認(rèn)可，但在實(shí)際應(yīng)用中還是遇見了困難.為了更充分地了解和使用“椎弓根一肋骨復(fù)合體”螺釘，本課題進(jìn)行了如下研究：

2、r>　　 一、胸椎椎弓根，肋骨復(fù)合體的解剖及影像學(xué)研究
　　 目的：了解胸椎椎弓根-肋骨復(fù)合體的立體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行胸椎椎弓根-肋骨復(fù)合體的相關(guān)參數(shù)測量。
　　 方法：取4具成人新鮮尸體胸椎脊柱標(biāo)本。主要測量參數(shù)(數(shù)據(jù))包括：椎弓根橫徑及椎弓根-肋骨復(fù)合體橫徑，椎弓根螺釘及復(fù)合體螺釘最長值，椎弓根縱徑、椎弓根-肋骨復(fù)合體縱徑及椎弓根-肋骨重疊縱徑，椎弓根及椎弓根-肋骨復(fù)合體矢狀角等。測量中將尸體標(biāo)本測量與CT影像測量(含二維

3、、三維重建)相結(jié)合。
　　 結(jié)果：椎弓根-肋骨復(fù)合體是一立體結(jié)構(gòu)，椎弓根與肋骨不在同一平面，且兩者位置關(guān)系隨不同節(jié)段而發(fā)生變化。椎弓根-肋骨復(fù)合體縱徑T1最小，12.58±0.76mm，T11最大，16.93±1.09mm。椎弓根-肋骨重疊縱徑T1最小，7.18±0.31mm，T10最大，11.83±1.03mm.椎弓根縱徑與椎弓根-肋骨復(fù)合體縱徑間無顯著性差異，椎弓根縱徑、椎弓根-肋骨復(fù)合體縱徑均與椎弓根-肋骨重疊縱徑間有顯著

4、性差異。
　　 結(jié)論：椎弓根-肋骨重疊縱徑應(yīng)被視為復(fù)合體的真實(shí)或有效縱徑，只有將螺釘置于這一重疊縱徑內(nèi)，才能保證手術(shù)的安全以及螺釘?shù)牧W(xué)性能。
　　 二、胸椎椎弓根.肋骨復(fù)合體螺釘與椎弓根螺釘固定的抗拔出力比較
　　 目的：比較胸椎經(jīng)椎弓根-肋骨復(fù)合體螺釘與椎弓根螺釘?shù)目拱纬隽?
　　 方法：5例新鮮尸體脊柱T6-T10段椎骨，脊枉自椎間盤、小關(guān)節(jié)及上位椎體下肋椎關(guān)節(jié)處分解為單椎體-肋骨復(fù)合體25個(gè)。根據(jù)

5、配對(duì)隨機(jī)分組的原則，隨機(jī)選取椎體一側(cè)作椎弓根螺釘組，另一側(cè)則為配對(duì)的椎弓根-肋骨復(fù)合體螺釘組，共組成25個(gè)配對(duì)組。設(shè)定同組中復(fù)合體螺釘長度較椎弓根螺釘長10mm，直徑與椎弓根螺釘相同。將25組50個(gè)螺釘分別進(jìn)行拔出測試(5mm/min的速度垂直方向拔出).對(duì)配對(duì)資料進(jìn)行t檢驗(yàn)。
　　 結(jié)果：對(duì)21組有效數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析后表明：椎弓根-肋骨復(fù)合體螺釘?shù)目拱纬隽︼@著小于椎弓根螺釘(P=0.002)。
　　 結(jié)論：椎弓根-肋

6、骨復(fù)合體螺釘?shù)牧W(xué)性能可能不及椎弓根螺釘，建議僅將前者作為后者的一種補(bǔ)充，特別是在無法完成椎弓根螺釘植入的胸椎平面。
　　 三、脊柱側(cè)凸矯形手術(shù)策略的有限元分析
　　 目的：通過有限元計(jì)算和剛體動(dòng)力學(xué)結(jié)合的方法，模擬矯形手術(shù)，探討不同矯形策略的效果。
　　 方法：建立L1-L5椎體的三維實(shí)體有限元模型，應(yīng)用ANSYS和ADAMS軟件，計(jì)算矯形過程中反旋轉(zhuǎn)和回彈時(shí)植入物所受載荷以及脊椎的應(yīng)力應(yīng)變場。根據(jù)植入椎弓根螺

7、釘?shù)难倒?jié)段位置，設(shè)計(jì)了5種(1-5)不同的矯形策略。
　　 結(jié)果：5種策略矯形結(jié)束后的側(cè)凸角分別為30°、23°、25°、22°、29°。第2、4策略所需最大扭矩分別為3.3 Nm和3.4 Nm，比第3策略所需的最大扭矩4.6 Nm小30％左右。在合力和拔出力的比較中，第2、4策略的結(jié)果均低于其他三種策略。
　　 結(jié)論：(1)、應(yīng)用后路椎弓根螺釘系統(tǒng)進(jìn)行脊柱側(cè)凸的矯形是安全、有效的.(2)、在保持一定固定節(jié)段條件下，在