颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对后纵韧带骨化物和内植物影响的有限元分析OA北大核心

背景:颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对颈椎力学的影响尚未明确,既往研究主要集中在颈椎前路椎体骨化物可控前移融合的手术技巧、中长期疗效和术后并发症等。目的:运用有限元方法分析颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对颈椎后纵韧带骨化物和内植物生物力学的影响。方法:选择一名健康男性志愿者进行全颈椎薄层CT扫描,应用有限元分析软件构建正常全颈椎模型,与既往文献进行对比验证其有效性;随后在模型上构建累及C4、C5和C6节段的连续型颈椎后纵韧带骨化物的术前模型;以术前模型为基础,创建颈椎前路椎体骨化物可控前移融合手术三维有限元模型,约束2个模型C7椎体下表面,于C1椎体上表面施加50 N的轴向力和1.0 N·m的力矩,在屈伸、侧弯、旋转6个工况下,分析颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对骨化物和内植物应力的影响。结果与结论:①从术前模型得出骨化物应力主要集中在C4/5节段,在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转6个工况下骨化物最大应力分别为10.1,148.6,68.9,74.8,83.8和85.1 MPa;②颈椎前路椎体骨化物可控前移融合术后,骨化物应力集中分布区域未见明显改变,但该手术会改变骨化物应力大小,除在前屈位颈椎前路椎体骨化物可控前移融合模型骨化物应力较术前模型增大(+44.7%)外,在其他5个工况下,骨化物应力较术前模型明显降低,其中后伸位下降最明显(-74.1%),在左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转下骨化物应力分别下降62.2%,63.3%,66.4%,67.9%;③钛板、螺钉应力主要集中在头尾两端,后伸应力最大(149.5 MPa),前屈应力最小(43.3 MPa);4个椎间融合器应力主要集中在C3/4、C6/7融合器,应力主要分布在融合器的上下表面周围,后伸应力最大(30.8 MPa),前屈应力最小(11.5 MPa);内植物(钛板、螺钉和椎间融合器)应力主要集中于头尾两端,应力较大易导致头尾两端钛板、螺钉断裂和内植物下沉;④提示颈椎前路椎体骨化物可控前移融合能明显降低骨化物应力,可能有助于防止过度增生从而压迫神经,在术后需密切关注头尾两端螺钉松动、断裂或钛板移位、断裂等情况。