腰椎棘突間撐開(kāi)裝置的三維有限元分析及臨床應(yīng)用研究.pdf

1、融合術(shù)是脊柱外科治療手段的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但隨著對(duì)融合術(shù)引起的相鄰節(jié)段退變問(wèn)題認(rèn)識(shí)的深入，非融合固定技術(shù)相應(yīng)出現(xiàn)。目前臨床上已有多種非融合器械，棘突間撐開(kāi)裝置即為一種腰椎后路較為常用的非融合固定技術(shù)。它可限制腰椎后伸活動(dòng)，并通過(guò)棘間撐開(kāi)，減輕黃韌帶對(duì)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(shí)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(hù)，有助于減少軟組織環(huán)狀卡壓和椎管再變窄。棘突間動(dòng)態(tài)固定

2、操作簡(jiǎn)單，手術(shù)創(chuàng)傷小，易于為醫(yī)生和病人所接受，但因現(xiàn)今對(duì)各棘突間撐開(kāi)裝置的基礎(chǔ)研究并不完善，且臨床應(yīng)用時(shí)間短，遠(yuǎn)期療效尚不明確。因此，全面的生物力學(xué)評(píng)價(jià)，特別是明確其對(duì)相鄰節(jié)段的影響，對(duì)臨床預(yù)后的判斷以及非融合技術(shù)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(kāi)裝置的代表器械，對(duì)其進(jìn)行全面的生物力學(xué)評(píng)價(jià)及臨床應(yīng)用研究。
　　 目的：1、通過(guò)三維有限元軟件建立正常人腰骶椎三維有限元模型，并對(duì)模型進(jìn)行有效性驗(yàn)證。2、采用三

3、維有限方法，并通過(guò)與單純減壓及椎弓根釘棒堅(jiān)強(qiáng)固定模型的比較，分析Coflex系統(tǒng)對(duì)腰椎各節(jié)段活動(dòng)度、椎間盤(pán)應(yīng)力以及小關(guān)節(jié)壓力的影響。3、使用Coflex固定治療腰椎間盤(pán)突出癥，經(jīng)臨床隨訪，對(duì)其進(jìn)行療效與影像學(xué)評(píng)價(jià)。
　　 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(duì)模型

4、施加500N預(yù)載荷，及7.5Nm扭矩，計(jì)算腰4/5節(jié)段前屈、后伸、側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)范圍，并將結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型有效性。2、運(yùn)用Rhino4.0軟件建立Coflex模型，同實(shí)體模型對(duì)比。3、在正常腰骶椎模型基礎(chǔ)上，建立腰椎開(kāi)窗減壓模型、Coflex固定以及椎弓根釘棒堅(jiān)強(qiáng)固定模型，對(duì)各模型施加500N的預(yù)載荷和7.5Nm扭矩，獲得手術(shù)干預(yù)節(jié)段及上下相鄰節(jié)段腰椎前屈、后伸、側(cè)屈及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的活動(dòng)范圍、椎間盤(pán)應(yīng)力以及小關(guān)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(dòng)態(tài)固定(Coflex組)以及腰椎后路減壓椎間融合椎弓根釘棒內(nèi)固定(PLIF組)治療腰椎間盤(pán)突出癥各16例，均獲臨床隨訪，通過(guò)Oswestry功能障礙指數(shù)和VAS評(píng)分來(lái)評(píng)價(jià)臨床效果，并測(cè)量椎間盤(pán)前后緣和椎間孔高度及活動(dòng)度進(jìn)行影像學(xué)評(píng)價(jià)。
　　 結(jié)果：1、建立了正常腰骶椎三維有限元模型，包括120，570個(gè)節(jié)點(diǎn)，314，487個(gè)單元；模型L4/5節(jié)段在前屈、后伸、側(cè)

6、屈及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)活動(dòng)度與文獻(xiàn)結(jié)果一致。2、建立了Coflex假體的三維有限元模型，包括30，757個(gè)節(jié)點(diǎn)，16，047個(gè)單元，模型外形及性能同實(shí)體相同，可以用于實(shí)驗(yàn)。3、對(duì)手術(shù)干預(yù)節(jié)段的影響：減壓模型活動(dòng)度增加，椎間盤(pán)及小關(guān)節(jié)應(yīng)力增加。Coflex固定模型活動(dòng)度減小，主要是后伸活動(dòng)度明顯下降；椎間盤(pán)和小關(guān)節(jié)應(yīng)力后伸時(shí)皆明顯減低。椎弓根釘棒固定模型各方向的活動(dòng)度、椎間盤(pán)和小關(guān)節(jié)應(yīng)力都明顯降低。對(duì)相鄰節(jié)段的影響：減壓模型活動(dòng)范圍減小，椎間盤(pán)應(yīng)

7、力增加。Coflex固定各方向活動(dòng)范圍、椎間盤(pán)及小關(guān)節(jié)應(yīng)力輕度增加。椎弓根釘棒固定模型活動(dòng)度、椎間盤(pán)和小關(guān)節(jié)應(yīng)力明顯增加，超過(guò)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(yīng)力增加，以后伸時(shí)最為顯著。5、本組病例平均隨訪時(shí)間Coflex組26.9個(gè)月，PLIF組26.8個(gè)月。Coflex組最后隨訪時(shí)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(dòng)度較術(shù)前有改善(P＜0.01)；椎間盤(pán)前緣高度較術(shù)前降低，后緣及椎間孔高度較術(shù)前增加(P＜0.01)。PLIF組最后隨訪時(shí)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(dòng)度最后隨訪時(shí)較術(shù)后3月時(shí)明顯增加(P＜0.01)；椎間盤(pán)前緣、后緣及椎間孔高度皆較術(shù)前增加(P＜0.01)。兩組療效沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。
　　 結(jié)論：1、正常人腰骶椎三維有限元模型驗(yàn)