双节段颈前路椎间盘切除融合术应用零切迹系统或钢板联合融合器固定后颈椎生物力学变化的三维有限元研究

A three-dimensional finite element study of the biomechanical changes of cervical spine after 2-level anterior cervical discectomy and fusion with zero-profile system or cage-and-plate fixations

二维码有效期 120s

摘要目的:通过三维有限元分析法比较双节段颈椎前路椎间盘切除融合术(anterior cervical discectomy and fusion,ACDF)应用零切迹(zero-profile,ZP)系统与钢板联合融合器(cage-and-plate,CP)固定后颈椎的生物力学变化.方法:采集1例正常成年女性志愿者颈椎C3～C7节段CT扫描数据,建立C3～C7颈椎有限元模型并通过对比前期研究验证模型有效性.ZP固定模型与CP固定模型的手术节段均设定为C4/5与C5/6节段.在C3椎体上方施加轴向压缩负荷73.6N的模拟重力,并逐步施加1.8N·m的转矩,进而模拟屈伸、侧屈及轴向旋转等颈椎运动.测定并比较手术模型融合节段活动度(range of motion,ROM)、邻近节段椎间盘内应力、C5椎体及融合器装置应力.结果:CP固定模型融合节段的ROM在屈伸、侧屈、旋转位均明显小于ZP固定模型;CP固定模型相邻节段(C3/4、C6/7)的椎间盘内应力均远远高于ZP固定模型,两种模型融合节段上方的椎间盘内应力均高于融合节段下方;各工况下,ZP固定模型的C5椎体应力均明显高于CP固定模型,在前屈位时,两模型C5椎体应力最小(ZP固定模型为7.36Mpa,CP固定模型为2.01Mpa);各工况下,ZP固定模型的C4/5、C5/6椎间融合器的应力均大于CP固定模型.结论:相较于CP固定,ACDF术中应用ZP固定对手术节段的限制更小,手术节段ROM更高、微运动更多,融合器及中间椎体应力更大,术后更易发生融合器下沉甚至中间椎体塌陷.