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目的1、建立退变性腰椎侧凸(DLS)仿真三维有限元模型,并进行有效性验证。2、利用已建立的模型,模拟并建立单纯斜外侧椎间融合(OLIF)及其结合不同内固定方式的手术模型,比较各模型的稳定性及可行性,为临床提供力学依据。3、随访OLIF结合不同内固定手术的临床病例,对比分析其临床及影像学结果等进一步进行临床验证,为寻求更合理的手术方案。方法1、获取一名DLS患者的腰椎CT数据,利用mimics 20.0,Geomagic studio 12,Solid Works 2016和Abaqus 2018等有限元相关软件建立三维有限元模型。将正侧位及模拟左右侧弯位的有限元模型与实际X线片对比,验证其与实际X线片吻合程度;在建立的模型中提取L1~S1节段,参照同类文献报告的实验数据,对其进行约束加载,并将加载结果与文献报告结果进行比较,验证模型的力学有效性。2、在建立的模型中提取L1~S1节段(M1),模拟OLIF连续三节段融合及其结合不同内固定方式,分别建立L2-5节段OLIF stand-alone模型(M2)、OLIF结合椎体钉固定模型(M3)、OLIF结合单边椎弓根螺钉固定模型(M4)和OLIF结合双边椎弓根螺钉固定模型(M5)。在不同工况下,记录并分析各模型椎间活动度(ROM)、融合器及内固定的应力及其分布情况以及邻近节段椎间盘应力(IDP)变化情况等;探索不同内固定方案对腰椎各部位应力的影响。3、分析2017年3月~2020年2月在我院采用OLIF技术治疗的DLS患者共69例。根据固定方式不同将患者分为双边固定组(25例)、单边固定组(23例)和椎体钉棒组(21例),分析比较三组患者术前和术后的影像学及临床结果等方面的差异,评价三种固定方式的优劣。结果1、成功建立了T12-S1的DLS三维有限元模型。整个模型共采用4种单元类型,15种材料性质,包含1264533个单元,其中四面体单元1196163个、杂交四面体单元64018个、六面体单元4310个和弹簧单元42个。几何有效性和力学有效性的验证结果显示:有限元模型在正侧位、左右侧屈位的模拟结果与患者真实情况基本吻合;L1-S1节段有限元模型加载结果与文献报告结果基本一致。2、在六种运动状态下,四种手术模型融合节段总的ROM相较M1减小;与M1相比,M2的ROM降幅最小;M5最大;M3和M4居中;在前屈和后伸状态下,M4的ROM降幅基本接近M5;在左、右侧弯状态下,M3和M5的降幅基本接近。在所有载荷条件下,M2融合器应力峰值最大,M5最小,M3和M4居中,且在直立状态下应力峰值最小;在前屈状态下,M4与M5基本接近;在左侧弯状态下,M3与M5基本接近。在所有载荷条件下,M3、M4和M5内固定的应力峰值基本分布在螺钉根部与皮质骨交界处和钉与棒交界处,在直立状态下峰值最小,且M5钉棒应力峰值最小。在所有运动状态下,四种手术模型邻近椎间的ROM和IDP较M1相比均增加;与M1相比,M2的L1/2椎间ROM和IDP增量最小,M5最大,M3和M4居中。四种手术模型在所有运动状态下L1/2椎间ROM增量较L5/S1大。除后伸外,其余活动状态下L1/2的IDP增量较L5/S1大。3、单边固定组实际手术时间、术中出血量及并发症发生率小于其他两组(P<0.05)。三组患者体感诱发电位波幅改善率均为70%以上,术后12月随访椎间融合率高达83.3%以上。术后1、3天双边固定组的肌酸激酶水平较其它两组高(P<0.05);术后6月、12月,双边固定组椎旁肌横截面面积较其它两组小(P<0.05),椎体钉棒组腰大肌横截面面积较其它两组小(P<0.05)。术后6月、12月三组病例腰腿疼痛及功能较术前明显改善(P<0.05),组间比较无统计学意义(P>0.05)。术后6月、12月随访,三组患者的腰椎前凸角、骨盆倾斜角及骨盆入射角与腰椎前凸角差值相比无显著性差异(P>0.05),双边固定组侧凸Cobb角小于其它两组(P<0.05),双边固定组融合节段前凸角、融合节段平均椎间高度和椎间孔高度均大于其它两组(P<0.05)。三组患者术后硬膜囊面积相比无统计学意义(P>0.05)。三种固定方式对邻近节段椎间高度均有影响,双边固定组对上邻近节段的影响大于其它两组(P<0.05)。结论1、成功建立了仿真DLS有限元模型。将模型与实际X线片相比,几何形态相似度高;力学有效性验证与文献报道结果基本一致,真实反映了实际DLS的腰椎生物力学特性,为下一步力学分析研究奠定了基础。2、OLIF stand-alone模型在活动度方面较完整模型明显降低,与其它三种结合内固定模型相比,稳定性最差;而双边椎弓根螺钉固定模型在四种手术模型中稳定性最好。单边椎弓根螺钉固定和椎体钉固定,在稳定性方面较双边椎弓根螺钉固定略差,对上邻近节段的影响小于双边椎弓根螺钉固定,值得临床尝试。3、在手术时间、术中出血、肌肉损伤和并发症的发生率方面,单边固定组优于其它两组。双边固定组维持融合节段的稳定性优于其它两组,对上邻近节段的影响大于其他两组。椎体钉棒组和单边固定组在矢状面矫形、椎管减压和临床疗效方面最终获得与双边固定组相同的效果。