重度脊柱侧弯三维有限元模型模拟脊柱后路矫形术生物力学特点

作者：张颖; 王迎松; 解京明^*; 赵智; 李韬; 毕尼

来源：昆明医科大学学报, 2019, 40(04): 31-36.

• 脊柱侧弯
• 三维有限元
• 经后路全脊椎切除

目的建立严重僵硬性脊柱侧弯的三维有限元模型,在该模型上模拟经后路全椎体切除术(posterior vertebral column resection,PCVR)并分析其生物力学特点。方法以1例严重僵硬性脊柱侧弯患者CT为基础,使用Mimics10.01,Geomagic studio12,UG8.0等软件建立,优化俯卧位严重脊柱侧弯的三维有限元模型。验证模型与患者原始资料的几何相似性以及力学有效性。利用模型模拟PVCR术。结果成功建立严重僵硬性脊柱侧弯的三维有限元模型,并验证该模型有效。利用模型完成PVCR术模拟。椎体切除后,断端在轴位、冠状位及矢状位均有移位趋势;术后矫形棒应力值区间为:0.0050214e7 ～0.045217e7 Mpa,应力值最大区域为截骨区及上下2个椎体,其应力值为0.045217e7 Mpa,应力最小为端椎区域,为:0.0050214e7 ～0.025121e7 Mpa。螺钉应力值区间:3.1108e7 ～2.7961e8 Mpa,其中切除椎体的上位椎体凸侧第1枚螺钉应力最大,为2.4577e8 Mpa。术后端椎区域T2/3及T7/8、T8/9、T9/10椎间盘上的应力较大,椎间盘受力最大区域均位于纤维环。结论 PVCR椎体切除区域,断端呈三维位移趋势,增加医源性脊髓损伤的风险;该区域内植物负荷最大,是术后发生内植物损耗的易发区域;术后交界区椎间盘承载较大应力且较集中,易出现交界区病变。

• 单位
  昆明医科大学第二附属医院