Dynesys系統(tǒng)音節(jié)段固定腰椎模型的建立與有限元分析.pdf

1、退變性腰椎疾病是腰腿痛常見的病因，保守治療效果欠佳的患者，往往需要接受手術(shù)進一步治療。而應(yīng)用的釘-棒內(nèi)固定系統(tǒng)的脊柱融合手術(shù)，是目前手術(shù)治療腰椎退變性疾病的金標準。這種內(nèi)固定系統(tǒng)可保證椎骨間的融合，及橋接節(jié)段的穩(wěn)定。然而，脊柱融合手術(shù)被發(fā)現(xiàn)可造成鄰近節(jié)段反常的壓力。這種高剛度的椎弓根釘-棒系統(tǒng)，可能在脊柱手術(shù)鄰近節(jié)段，起到了加速退行性病變進程的作用。非融合技術(shù)隨之被提出，現(xiàn)階段最近最具代表性的內(nèi)固定裝置為Dynesys動態(tài)中和系統(tǒng)。其將

2、釘-棒系統(tǒng)連接同側(cè)椎弓根螺釘?shù)拟伆魮Q成了更柔韌的套管及繩索。其設(shè)計理念上的先進性，能否帶來實際應(yīng)用中令人滿意的效果，且其在國外初步應(yīng)用的療效，能否在國內(nèi)得到復(fù)制，一直受到廣泛的關(guān)注。
　　目的:1.建立腰椎（L2-L5）有限元模型，并對其有效性進行驗證;2.建立Dynesys植入腰椎、及傳統(tǒng)釘棒系統(tǒng)植入腰椎有限元模型;3.模型間比較:在3種模型上施加相同的前屈、后伸、側(cè)向彎曲、旋轉(zhuǎn)扭矩，通過有限元分析軟件計算，比較標準腰椎模型、堅

3、強內(nèi)固定模型、Dynesys動態(tài)內(nèi)固定模型，三種模型在前屈、后伸、側(cè)向彎曲、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，固定節(jié)段（L3-L4）及上位鄰近節(jié)段（L2-L3）的椎間活動度及椎間盤應(yīng)力;4.方法間比較:將本研究結(jié)果與以往病例回顧研究及體外實驗研究結(jié)果進行初步比較。
　　方法:1.建立并驗證L2-L5腰椎有限元模型。對健康男性患者腰椎CT數(shù)據(jù)，應(yīng)用Mimics軟件進行分割，提取骨骼及椎間盤斷層圖像，建立幾何三維模型。應(yīng)用HyperMesh軟件對三維模型進

4、行網(wǎng)格劃分、賦予材料屬性等有限元前處理。并通過Abaqus軟件進行有限元運算。通過“距離——應(yīng)力”的應(yīng)力分布曲線，及“壓縮力——位移”曲線，驗證有限元模型的有效性。2.Dynesys及釘-棒系統(tǒng)固定腰椎模型的建立及有限元分析。通過Pro/Engineer軟件制作內(nèi)固定裝置模型，在mimics軟件下，模擬手術(shù)于L3-L4植入兩種內(nèi)固定器械。在前屈、后伸側(cè)向彎曲、旋轉(zhuǎn)四種工況下，比較未置釘腰椎模型、Dynesys系統(tǒng)固定腰椎模型及釘棒系統(tǒng)固

5、定腰椎模型的L2-L3、L3-L4椎間活動度，椎間盤應(yīng)力及小關(guān)節(jié)應(yīng)力。
　　結(jié)果:1.建立包括椎骨、椎間盤、韌帶的L2-L5腰椎有限元模型，并驗證了其有效性。2.建立了Dynesys系統(tǒng)及釘棒系統(tǒng)固定腰椎的有限元模型。3.Dynesys系統(tǒng)固定腰椎模型在內(nèi)固定植入節(jié)段，與未置釘模型相比椎間活動度降低67％，頭側(cè)鄰近節(jié)段椎間活動度增加11％;而傳統(tǒng)堅強內(nèi)固定降低手術(shù)節(jié)段椎間活動度81.6％，增加頭側(cè)鄰近節(jié)段活動度21.3％。動態(tài)固定

6、在手術(shù)節(jié)段卸載了大部分應(yīng)力，而對上位鄰近節(jié)段造成的影響較釘-棒系統(tǒng)小。動態(tài)固定對于間盤及小關(guān)節(jié)應(yīng)力的影響，介于無固定與堅強固定之間。4.本研究通過有限元分析得到的椎間活動度的結(jié)果，與本科室以往病例回顧研究及他人體外測試結(jié)果相一致。
　　結(jié)論:1.基于腰椎CT斷層掃描圖像，建立了標準化的、通過驗證的、可用于進一步分析的腰椎有限元模型;2.Dynesys系統(tǒng)固定腰椎模型有限元分析，在椎間活動度方面的結(jié)果，與以往病例回顧分析的結(jié)果相似，