单边双通道内镜下腰椎椎间融合的生物力学分析

作者：李嘉睿; 燕杨; 武晓刚; 冯皓宇^*; 何李明^*

来源：中国组织工程研究, 2023, 27(34): 5523-5529.

• 腰椎
• 单边双通道内镜
• 椎间融合
• 骨质疏松
• 有限元分析
• 生物力学

背景：单边双通道内镜下腰椎椎间融合作为新颖的微创技术已被广泛应用于腰椎退行性疾病的治疗，但融合器沉降作为一种术后并发症仍无法完全避免。目的：通过有限元模型分析单边双通道内镜下腰椎椎间融合技术的生物力学特点，以及在不同高度融合器和骨质疏松条件下融合器沉降的风险。方法：基于健康成年男性志愿者的CT数据构建了L4-L5椎体有限元模型，依据单边双通道内镜下腰椎椎间融合手术方式，依次构建置入8,10,12 mm 3种不同高度融合器的模型，每种高度融合器模型分为骨质正常和骨质疏松两种情况。在L4上表面施加500 N的随动载荷和10 Nm的力矩，模拟前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转运动，观察并分析不同工况下各种模型的相对活动度、椎弓根钉-杆系统应力及终板应力。结果与结论：(1)在相同运动状态下，6种椎间融合模型的相对活动度均明显低于正常腰椎模型；6种椎间融合模型前屈运动下的相对活动度最大，后伸运动下的相对活动度最小；在相同骨质与运动状态下，随着融合器高度的增加，椎间融合模型的相对活动度减少；(2)在相同骨质与运动状态下，随着融合器高度的增加，椎间融合模型的椎弓根钉-杆系统应力减小；6种椎间融合模型侧弯运动下的椎弓根钉-杆系统应力最大，前屈和后伸运动下的椎弓根钉-杆系统应力最小；当融合器高度相同时，骨质疏松模型椎弓根钉-杆系统应力均大于骨质正常模型；(3)在相同骨质与运动状态下，随着融合器高度的增加，椎间融合模型的L4下终板(或L5上终板)最大应力增加；当融合器高度相同时，骨质疏松模型的L4下终板(或L5上终板)最大应力稍大于骨质正常模型；在相同运动状态下，6种椎间融合模型的L4下终板最大应力均大于L5上终板；6种椎间融合模型前屈运动下的L4下终板(或L5上终板)最大应力最大，后伸运动下的L4下终板(或L5上终板)最大应力最小；(4)结果显示，融合器选择并不是越高越好，而是需要适度撑开，在保证节段稳定性的同时避免融合器过高导致融合器沉降的风险增加。

• 单位
  太原理工大学; 山西医科大学第三医院; 生物医学工程学院