传统与皮质骨轨迹椎弓根螺钉内固定术的生物力学对比

作者：赵宏涛; 杨海胜^*

来源：医用生物力学, 2023, 38(01): 30-36.

DOI：10.16156/j.1004-7220.2023.01.004

• 椎弓根螺钉
• 皮质骨轨迹
• 传统轨迹
• 内固定
• 骨质疏松

目的 比较皮质骨轨迹(cortical bone trajectory, CBT)和传统轨迹(traditional trajectory, TT)椎弓根螺钉内固定对正常和骨质疏松性脊柱活动度(range of motion, ROM)和钉棒系统受力的影响。方法 建立正常骨质和骨质疏松腰椎L3～S1有限元模型，使用两种轨迹的螺钉钉棒系统对L4～5节段进行内固定，分别模拟人体前屈、后伸、左右侧弯和左右旋转6种生理载荷，对比两种内固定术式对正常和骨质疏松脊柱ROM和螺钉最大等效应力的影响。结果 对于两种骨质情况，相比于未置钉的节段模型，CBT和TT手术均显著降低了固定节段(L4～5)和下腰椎整个节段(L3～S1)ROM;但是，CBT组较TT组ROM下降的幅度略小，两者在屈伸时相近，而在侧弯和轴向旋转时差别明显；此外，在正常骨质模型和骨质疏松模型中，CBT组螺钉最大等效应力均较TT组有明显增加，正常骨质模型中CBT组螺钉最大等效应力在屈伸、侧弯、轴向旋转时比TT组分别提高27%、268%、58%。但在同时采用CBT技术时，骨质疏松模型较正常骨质模型有更小的螺钉应力分布。结论 骨质疏松条件下，相比于TT技术，CBT技术可以实现较高的螺钉应力，降低正常骨质条件下的螺钉应力集中；另外，CBT技术略微增加了各节段ROM,有利于术后脊柱生理功能的恢复。侧弯和轴向旋转会产生负面的力学效果，应避免这两种生理载荷。

• 单位
  北京工业大学