腰椎棘突間撐開裝置的三維有限元分析及臨床應用研究.pdf

1、融合術是脊柱外科治療手段的“金標準”，但隨著對融合術引起的相鄰節(jié)段退變問題認識的深入，非融合固定技術相應出現(xiàn)。目前臨床上已有多種非融合器械，棘突間撐開裝置即為一種腰椎后路較為常用的非融合固定技術。它可限制腰椎后伸活動，并通過棘間撐開，減輕黃韌帶對椎管的侵入、增大加椎間孔，從而緩解椎管狹窄及神經(jīng)根受壓癥狀。同時保留棘突、部分椎板以及棘上韌帶，維持腰椎后柱的穩(wěn)定性，并為硬膜囊提供一定保護，有助于減少軟組織環(huán)狀卡壓和椎管再變窄。棘突間動態(tài)固定

2、操作簡單，手術創(chuàng)傷小，易于為醫(yī)生和病人所接受，但因現(xiàn)今對各棘突間撐開裝置的基礎研究并不完善，且臨床應用時間短，遠期療效尚不明確。因此，全面的生物力學評價，特別是明確其對相鄰節(jié)段的影響，對臨床預后的判斷以及非融合技術的發(fā)展皆有顯著意義。本研究以Coflex系統(tǒng)作為棘突間撐開裝置的代表器械，對其進行全面的生物力學評價及臨床應用研究。
　　 目的：1、通過三維有限元軟件建立正常人腰骶椎三維有限元模型，并對模型進行有效性驗證。2、采用三

3、維有限方法，并通過與單純減壓及椎弓根釘棒堅強固定模型的比較，分析Coflex系統(tǒng)對腰椎各節(jié)段活動度、椎間盤應力以及小關節(jié)壓力的影響。3、使用Coflex固定治療腰椎間盤突出癥，經(jīng)臨床隨訪，對其進行療效與影像學評價。
　　 方法：1、選取一名健康成年男性，行薄層CT掃描，利用Simpleware2.0、GeomagicStudio9.0、HyperMesh10.0及Abaqus6.9-1軟件建立正常人腰骶椎(L3-S)模型。對模型

4、施加500N預載荷，及7.5Nm扭矩，計算腰4/5節(jié)段前屈、后伸、側屈和旋轉運動的活動范圍，并將結果與文獻結果進行對比，驗證模型有效性。2、運用Rhino4.0軟件建立Coflex模型，同實體模型對比。3、在正常腰骶椎模型基礎上，建立腰椎開窗減壓模型、Coflex固定以及椎弓根釘棒堅強固定模型，對各模型施加500N的預載荷和7.5Nm扭矩，獲得手術干預節(jié)段及上下相鄰節(jié)段腰椎前屈、后伸、側屈及旋轉運動時的活動范圍、椎間盤應力以及小關節(jié)壓力

5、。4、自2007年-2008年在我院分別使用Coflex系統(tǒng)棘突間動態(tài)固定(Coflex組)以及腰椎后路減壓椎間融合椎弓根釘棒內固定(PLIF組)治療腰椎間盤突出癥各16例，均獲臨床隨訪，通過Oswestry功能障礙指數(shù)和VAS評分來評價臨床效果，并測量椎間盤前后緣和椎間孔高度及活動度進行影像學評價。
　　 結果：1、建立了正常腰骶椎三維有限元模型，包括120，570個節(jié)點，314，487個單元；模型L4/5節(jié)段在前屈、后伸、側

6、屈及旋轉運動時活動度與文獻結果一致。2、建立了Coflex假體的三維有限元模型，包括30，757個節(jié)點，16，047個單元，模型外形及性能同實體相同，可以用于實驗。3、對手術干預節(jié)段的影響：減壓模型活動度增加，椎間盤及小關節(jié)應力增加。Coflex固定模型活動度減小，主要是后伸活動度明顯下降；椎間盤和小關節(jié)應力后伸時皆明顯減低。椎弓根釘棒固定模型各方向的活動度、椎間盤和小關節(jié)應力都明顯降低。對相鄰節(jié)段的影響：減壓模型活動范圍減小，椎間盤應

7、力增加。Coflex固定各方向活動范圍、椎間盤及小關節(jié)應力輕度增加。椎弓根釘棒固定模型活動度、椎間盤和小關節(jié)應力明顯增加，超過Coflex模型，且增加幅度L3/4節(jié)段大于L5S1節(jié)段。4、Coflex假體及棘突承受的應力增加，以后伸時最為顯著。5、本組病例平均隨訪時間Coflex組26.9個月，PLIF組26.8個月。Coflex組最后隨訪時VAS從7.8±1.2降低至2.1±0.6；ODI從30.8±3.2降低至4.6±1.2；腰椎各

8、節(jié)段活動度較術前有改善(P＜0.01)；椎間盤前緣高度較術前降低，后緣及椎間孔高度較術前增加(P＜0.01)。PLIF組最后隨訪時VAS從7.2±1.1降低至2.0±0.6；ODI從29.9±3.0降低至4.5±0.9； L3/4節(jié)段活動度最后隨訪時較術后3月時明顯增加(P＜0.01)；椎間盤前緣、后緣及椎間孔高度皆較術前增加(P＜0.01)。兩組療效沒有統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。
　　 結論：1、正常人腰骶椎三維有限元模型驗