手術治療胸腰段骨折有限元分析及臨床研究.pdf

1、胸腰段骨折是臨床工作中常見的損傷，約占所有脊柱損傷的30-60％。近年來手術治療胸腰段骨折取得了很多進展，目前對于不穩(wěn)定的胸腰段骨折手術方法有前路，后路以及前后路聯合手術，手術的最終目的是重建脊柱的穩(wěn)定性，恢復神經功能，盡可能恢復生理活動度，減少融合范圍。 本研究包括基礎研究和臨床研究兩部分：基礎研究主要利用有限元分析法建立了T12爆裂骨折的有限元模型以及不同手術方式固定后的有限元模型，增加載荷后對不同胸腰段骨折手術方式之間生物

2、力學特性比較。臨床部分包括：比較應用后路短節(jié)段固定結合傷椎固定及經椎弓根植骨與傳統(tǒng)后路短節(jié)段固定治療治療胸腰段骨折療，探討后路短節(jié)段固定結合傷椎固定及經椎弓根植骨有效性和安全性，同時對于內固定去除術后未融合節(jié)段活動度進行分析，比較與正常的差別以及術前椎間盤MRI分級之間聯系。分析對于部分創(chuàng)傷性后凸畸形進行了改良經椎弓根截骨的手術治療的安全性及有效性。 目的： 1、通過建立胸腰段爆裂骨折以及不同方式內固定有限元模型，利用模

3、型進行各個方向加載后比較幾種不同的固定方式生物力學特性。 2、對于臨床應用的后路短節(jié)段固定結合傷椎固定及經椎弓根植骨治療胸腰段骨折療效進行評估，同時對比沒有融合的節(jié)段在內固定取出后活動度與正?；顒佣戎g的差異，以及術前MRI之間的相關性進行評估。 3、對于胸腰段創(chuàng)傷后的后凸畸形進行改良經椎弓根截骨矯正的療效進行評估。 材料和方法： 1、選取一成年健康男性志愿者(年齡27歲，身高175cm，體重73kg)胸

4、腰段斷層圖像CT(排除感染、創(chuàng)傷、腫瘤、退變、畸形等)。對于志愿者胸腰段平掃，間隔0.6mm。在T11-L1模型骨性結構的基礎上，補充建立皮質骨、松質骨、椎間盤、前縱韌帶、后縱韌帶、黃韌帶、棘間韌帶、棘上韌帶等結構；采用合適的單元類型和材料性質，考慮到爆裂性骨折后前中柱均破壞，失去支撐作用，因此采用布爾操作，去除T12椎體下半部分，保留椎體的后部結構，建立胸腰段爆裂骨折的有限元模型。 2、本試驗分別建立T12椎體骨折、后路椎弓根

5、螺釘及前路釘棒系統(tǒng)的有限元模型，然后根據不同固定術式進行組合，完成各種模型的建立。對于各個手術方式模型進行加載觀察所有實驗模型加載額定載荷后不同運動方向的VonMises應力以及位移情況，對于結果利用SPSS11.0軟件進行分析。 3、對于我院2003年-2007年收治的胸腰段骨折治療進行回顧，總共隨訪到116例病例。28例采用單純后路短節(jié)段椎弓根螺釘復位固定，20例患者采用短節(jié)段固定結合單側病椎螺釘固定。68例采用經椎弓根植骨

6、，植骨病例中38例應用病椎固定結合人工骨經椎弓根植骨，30例采用取自體髂骨植骨。分別測量各組病例，術前TLISS(Thoracolumbar Injury Severity Score，)評分，術前，術后以及隨訪期間拍攝正側位X片，測量傷椎椎體前后緣高度，胸腰段后凸Cobb's角，矢狀位指數以及前后椎體高度比，比較去除內固定后各項指標變化，應用SPSS11.0進行統(tǒng)計學比較。 4、對于在我院行腰椎后路手術21例符合下列條件進行評

7、估：單純壓縮或者爆裂骨折，不伴有神經損害癥狀，行單純后路復位內固定術，未進行融合手術。所有病人均是通過后路椎弓根固定進行間接復位。隨訪時間平均20個月，主觀滿意率94.7％，術前檢查前后位以及側位片，拍攝腰椎MRI，明確椎間盤分級情況，術后拍攝腰椎動力位片，將結果與正常參考值進行比較，分析活動度與取出內固定時間與術前MRI影像學分級之間的聯系。 5對于2001年3月-2005年7月在我院治療14例胸腰段創(chuàng)傷后后凸畸形病人進行改良

8、后路截骨手術，患者平均在傷后13個月接受手術。矢狀面的矯形效果用術前和術后局部的Cobb’S角來評估，所有病人平均隨訪2.1年。 結果： 1、在各種模型的運動狀態(tài)中，應力從釘尖部至釘棒連接處逐漸增大，近釘棒連接處應力最大；近端螺釘受到的應力大于遠端螺釘受到的應力。在實驗的每種運動狀態(tài)中，單純椎弓根螺釘固定模型的螺釘應力高于椎弓根螺釘固定加后病椎固定模型，高于前后路固定模型螺釘應力(P＜0.01)。前后路聯合固定組后前屈后

9、伸活動位移最小的穩(wěn)定性最好，單純前路次之，后路4釘2棒的各個方向位移最大穩(wěn)定性最差；后路固定的椎弓根螺釘越多，整體的穩(wěn)定性越好；并且后路4釘2棒的棒的下半部分的應力比較集中，易損壞，釘子越多，棒上的應力約分散，越不容易發(fā)生斷棒，前路的棒上應力分布均勻，相對來說更加不容易發(fā)生斷棒。 2、分別應用不同手術方法進行胸腰段骨折手術后平均隨訪16.8月(12-20月)，所有骨折復位效果比較滿意，傷椎高度以及各項指數得到，明顯恢復，單純應用

10、短節(jié)段固定組有2例分別在術后10月與12月復查時出現內固定斷裂，提前取出內固定，重新出現后凸畸形，行內固定取出，但患者無明顯臨床癥狀。單純后路短節(jié)段固定比經椎弓根植骨結合后短節(jié)段固定組在高度丟失以及Cobb’s角的矯正能力差，應用人工骨與自體骨植骨組間無明顯差異。 3患者隨訪時間平均20個月，主觀滿意率94.7％，所有節(jié)段隨訪動力位片69％正?；蛘咻p度減小，31％沒有活動度。內固定在術后12個月以內取出的活動度正常加輕度減少為9

11、2％，12月以后取出的為66.7％，術前追間盤正常的活動度保留的為81.9％。 4、改良楔形截骨矯正創(chuàng)傷后胸腰段后凸畸形，后凸角度術前平均45.8°(32-57°)，術后平均角度3.2°(-6-7°)。最后一次隨訪時平均為5.9°(-4-11.3°)。術前有ASIA分級B級3例，術后2例改善為C，C級2例改善為D級。所有病人術后未發(fā)生嚴重的并發(fā)癥，神經癥狀無加重。 結論：我們建立了不同T12椎體的爆裂骨折固定模型，驗證了