椎板回植椎管重建有限元模型的建立与验证

作者：刘国印; 黄伟谦; 徐院生; 练仲华; 蔡达威; 陈建民^*

来源：联勤军事医学, 2023, 37(10): 831-836.

DOI：10.13730/j.issn.2097-2148.2023.10.004

• 有限元模型
• 生物力学
• 椎板切除
• 椎板回植
• 椎管重建
• 关节活动度

目的 建立椎板回植椎管重建的有限元模型，并分析椎板回植椎管重建对L2～3和L3～4节段的生物力学效应。方法 选择1名作者医院骨科就诊的健康成年男性志愿者，采集影像学资料，建立正常人体腰椎L2～4的有限元模型，并与对照组(Panjabi等[6]体外实验数据结果)进行比较，以验证该模型的有效性。根据处理方式分为正常赋值模型组、单纯椎板切除组和椎管重建组。在相同边界固定和生理载荷的条件下，进行前屈、后伸、左弯、右弯、左旋和右旋6种活动，计算各模型在6种加载工况处理下L2～3和L3～4节段关节活动度(range of motion, ROM)的变化情况，并进行比较分析。结果 本实验所建立的正常赋值模型组L2～4的有限元模型各个节段的ROM与对照组比较，差异均无统计学意义(P>0.05),验证了该模型的有效性，可用于实验研究。6种加载工况下，椎管重建组L2～3和L3～4的ROM低于单纯椎板切除组，差异均有统计学意义(P均<0.05);单纯椎板切除组L2～3和L3～4的ROM高于正常赋值模型组和对照组，组间比较差异均有统计学意义(P均<0.05)。椎管重建组与正常赋值模型组和对照组L3～4的ROM比较，组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。前屈时，椎管重建组L2～3的ROM高于正常赋值模型组和对照组，组间比较差异均有统计学意义(P均<0.05);后伸、左弯、右弯、左旋和右旋时，椎管重建组L2～3的ROM与正常赋值模型组和对照组相比，差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论 本实验所建立的椎板回植椎管重建三维有限元模型可用于正常和手术模型的生物力学模拟和分析。单纯椎板切除严重影响脊柱生物力学的稳定性，而应用椎板回植椎管重建的方式可有效减少脊柱节段的ROM位移并维持其生物力学稳定性。

• 单位
  环境科学与工程学院; 南京医科大学