有限元法预测颈椎前路椎间盘切除融合螺钉置入位置对内固定稳定性的影响

作者：季兴华; 魏金政; 郝帅; 邢泽军^*

来源：中国组织工程研究, 2024, 28(30): 4777-4782.

• 颈椎前路
• 椎体融合
• 生物力学
• 有限元法
• 内固定
• 螺钉放置

背景：在颈椎前路椎间盘切除融合过程中，螺钉放置角度会影响内固定系统的稳定性。目的：有限元分析法预测不同螺钉放置角度对颈椎前路椎间盘切除融合过程中内固定系统应力的影响，寻找螺钉最佳放置角度。方法：采用三维重建法建立颈椎力学模型，模拟颈椎侧弯、直立和前屈等3种不同的工况。在SolidWorks 2017软件中，建立颈椎前路钢板和螺钉模型，根据螺钉的不同放置角度建模，a为内侧偏移，b为理想位置，c为外侧偏移，d为向下偏移，e为向上偏移。观察不同螺钉放置角度下内固定的应力分布，并记录其应力和位移。结果与结论：(1)构建全颈椎及前路钢板置入后的有限元模型，在相同工况下，钢板上螺钉的不同置入角度对脊柱生物力学改变无明显差别；(2)但微观数值显示，在侧弯工况下，向外偏移(c)螺钉位置的抗侧弯性能最好；在直立工况下，向下偏移(d)螺钉承载效果最好；在反屈工况下，向外偏移(c)螺钉抗屈效果最好；(3)在不同的运动工况下，内固定装置的固定效果是相对稳定的；当螺钉向内侧、外侧、向下或向上放置时，3种工况下的内固定效果相差10%，但位移变化较小；这说明在临床实际操作中同时满足承重、抗弯、抗屈的最佳螺钉位置是不存在的；(4)提示颈椎前路间盘切除融合术中钢板螺钉的置入方向对颈椎的力学稳定性影响不大；在颈椎侧屈、直立、前屈运动时，不同方向的螺钉角度对颈椎内固定装置的稳定性影响不大；因此在临床手术中无需刻意追求螺钉的置入方向。

• 单位
  山西医科大学第三医院; 山西医科大学第一医院; 山西医科大学; 第一临床医学院