棘突间固定辅助内镜下椎间融合治疗重度腰椎管狭窄症的有限元分析

作者：刘江; 张晗硕; 丁逸苇; 蒋强; 李土胜; 黄杰; 杨广南; 丁宇^*

来源：中国组织工程研究, 2024, 28(24): 3789-3795.

• 重度腰椎管狭窄症
• 脊柱内镜
• 棘突间固定
• 椎间融合
• 生物力学
• 有限元分析

背景：在临床应用中，不附加椎间融合的单纯棘突间固定与椎弓根钉棒融合内固定具有相似固定效果，且可有效降低责任节段活动度及关节突应力，但单纯放置新型棘突间融合固定装置BacFuse后，棘突根部应力较为集中，易发生棘突骨折，若在置入椎间融合器的同时联合棘突间固定，理论上可以分散Von Mises应力，降低棘突骨折风险，但其在有限元仿真模拟下具体的生物力学情况鲜有报道。目的：观察棘突间固定辅助内镜下椎间融合治疗重度腰椎管狭窄症的生物力学稳定性。方法：取一位26岁成年男性志愿者的腰椎CT资料，排除脊柱病变，并使用Mimics、Geomagic、Solidworks、ANSYS等软件构建腰椎L4-L5节段的正常有限元模型M0，在M0的基础上分别建立内镜减压联合椎间融合术后即时模型M1、内镜减压置入棘突间固定装置(BacFuse)模型M2和棘突间固定(BacFuse)辅助内镜下椎间融合模型M3，在4组模型的L4椎体上表面施以相同应力，在L5椎体下表面采用固定支撑，并分析在前屈、后伸、左/右弯、左/右旋转等6种工况下的活动度和终板下骨、椎体后方韧带复合体Von Mises应力极值。结果与结论：(1)与模型M0相比，在6种工况下模型M1活动度值大幅增加，模型M2、M3的活动度大幅减小；(2)与模型M0相比，在6种工况下模型M1椎体最大应力无明显变化，模型M2椎体后方韧带复合体最大应力大幅增加；(3)与模型M1相比，模型M3在6种工况下椎体后方韧带复合体最大应力无明显变化；与M2模型相比，模型M3在椎体后方韧带复合体最大应力大幅减小；(4)与模型M0相比，模型M1的L4和L5终板下骨Von Mises应力极值均有明显增高；模型M2、M3的L4和L5终板下骨Von Mises应力极值略微降低；与模型M1相比，模型M2、M3的L4和L5终板下骨Von Mises应力极值明显降低；(5)提示BacFuse的置入能有效降低单纯椎间融合术中的终板下骨应力，降低融合器沉降及减压侧小关节骨折的风险，为椎间融合提供良好的稳定环境；椎间融合器的放置能减低棘突根部的应力，有利于降低棘突根部骨折的风险。

• 单位
  解放军总医院; 北京航天航空大学; 安徽医科大学