椎体后凸成形骨水泥注射治疗的有限元模型数字化评价

作者：王祎娅; 张涵; 兰海^*

来源：中国组织工程研究, 2020, 24(09): 1378-1383.

• 椎体后凸成形
• 骨水泥
• 有限元分析
• 脊柱
• 生物力学
• 缓解疼痛
• 骨水泥渗漏

背景:由于经皮椎体后凸成形的治疗原理、远期疗效、并发症均与其生物力学密切相关,其生物力学引起了广泛关注。目的:建立椎体后凸成形骨水泥注射治疗后的生物力学变化及骨水泥泄漏虚拟数字化评价系统。方法:在前期实验已建立的L3-L5三维模型的基础上进行椎体后凸成形骨水泥注射操作,并导入Abaqus2016软件将模型立体化,进行有限元分析,分析骨水泥注射方式、注射压力及注射量对L4骨折椎体终板应力的影响。结果与结论:①模拟经皮椎体后凸成形手术操作填充骨水泥后,L4骨折椎体终板在骨水泥的承载分压作用下应力明显降低。不同注射方式对L4骨折椎体终板所受应力影响不显著(P> 0.05),但双侧注射使骨水泥分布更加均匀,效果最好;②不同注射压力对L4骨折椎体终板所受应力影响不显著(P> 0.05),但随着注射压力的增加,骨水泥分布更加分散,更容易出现渗漏;③随着骨水泥注射剂量逐渐增加,L4骨折椎体终板应力逐渐降低(P<0.05),注射2 mL时不能恢复椎体的生理刚度,4 mL时骨水泥分布更加集中,8 mL时达到屈服点;④骨水泥注射后,下位椎体上终板比上位椎体下终板更容易出现再骨折的情况:⑤结果表明,模拟手术前后L4椎体终板应力发生明显转移,即L4上终板应力增加,L4下终板应力减少;不同注射方式对手术结果影响不大,但双侧注入的骨水泥分布更加均匀,降低了术后再次骨折和塌陷的概率;选用低注射压力可降低术后骨水泥泄露风险;4 mL注射量既能使病椎恢复较好的刚度及生理曲度又未达到屈服点而引起再次骨折。

• 单位
  成都大学附属医院