胸腰椎骨折术后伤椎上终板骨缺损的生物力学有限元分析

Biomechanical stability finite element analysis of injured vertebrae with superior endplate bone defect after thoracolumbar fracture surgery

二维码有效期 120s

摘要目的利用有限元法对胸腰椎骨折术后合并伤椎上终板塌陷骨缺损患者是否适合取出内固定进行生物力学分析.方法选取健康男性志愿者1名,通过影像学检查,排除脊柱骨骼畸形、损伤等病变,利用64排螺旋CT提取胸11~腰2(T11~L3)水平薄层扫描图像.数据导入Mimics 15.0医学图像处理软件建立只包含三维表面单元,不含实体的T11~L2三维有限元骨骼模型.利用SolidWorks进一步建立实体模型.该逆向工程软件可以无损失保留各椎体空间结构,并直接组建装配体,划分网格并补充建立椎间盘、韧带等相关结构.对模型进行赋值并进行验证.在此模型基础上加入椎弓根钉棒系统,同时衍生出具有5种不同缺损大小的包含钉棒系统的模型,以及模拟取出钉棒系统后的5种模型:(缺损体积分别为椎体前柱的1/5、2/5、3/5、4/5、5/5),在该基础上进行生物力学分析.结果内固定取出后随着缺损体积的增加,E组(4/5缺损组→5/5缺损组应力差)的7种工况的综合应力改变幅度最大,当塌陷缺损体积达到椎体前柱4/5时,应力集中明显增加,意味着此时取出内固定后出现伤椎继续压缩甚至再次骨折的风险增加.结论当伤椎上终板缺损体积达到前柱4/5时,应慎重考虑内固定的取出,避免伤椎前柱再次骨折.