椎弓根骨水泥锚定对椎体成形术治疗Kummell's病骨水泥团块稳定作用的有限元分析

The stabilization effect on bone cement aggregates of pedicle bone cement anchoring technology in the treatment of Kümmell's disease:a finite element analysis

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摘要目的:采用有限元分析评估椎弓根骨水泥锚定对椎体成形术治疗Kümmell's病骨水泥团块稳定作用,为Kümmell's病治疗提供理论依据.方法:提取1名志愿者胸腰段CT薄层扫描数据,应用三维有限元方法建立胸腰段(T12～L2)脊柱Kümmell's病模型,构建L1前皮质破裂组(A组)、前皮质破裂行骨水泥椎弓根锚定组(B组)、前皮质完整组(C组)、前皮质完整行椎弓根骨水泥锚定组(D组).对所有模型L2椎体下终板进行完全固定,同时对T12上终板施加500N的轴向、前屈、后伸、左侧屈、右侧屈方向载荷以及10N·m的左旋转、右旋转扭矩载荷,统计分析在不同运动方向上四组模型中心骨水泥团块以及B组、D组的椎弓根骨水泥锚定棒的最大位移值和最大应力值,并且对椎弓根骨水泥锚定棒变形程度进行观察.结果:在前屈、后伸、左侧屈、右侧屈载荷方向上,B组骨水泥块最大位移值均小于A组,在轴向、左旋转、右旋转载荷方向上,B组均大于A组;除轴向载荷以外,D组骨水泥块最大位移值均大于C组;在轴向、前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋转、右旋转载荷方向上,D组骨水泥椎弓根锚定棒最大应力值均大于B组;在前屈、后伸方向载荷下,D组椎弓根锚定棒最大位移值均小于B组,其他载荷方向D组均大于B组.B组、D组中骨水泥椎弓根锚定棒在轴向、前屈、后伸、左侧屈、右侧屈方向载荷下均无较大的变形,在左旋转、右旋转载荷下均出现较大变形.结论:椎体成形术治疗病椎前皮质破裂Kümmell's病时,椎弓根骨水泥锚定可对椎内中心骨水泥团块起到稳定作用,但椎弓根骨水泥锚定棒在人体脊柱左右旋转运动时存在断裂可能;对于椎体前皮质完整的Kümmell's病,椎弓根骨水泥锚定在力学上并不能增加中心骨水泥团块的稳定性.