颈前路植骨高度对相邻节段影响的三维有限元分析

来源：中华骨科杂志2017年第24期北京时间：

作者：张玉华,蔡宗熙,熊五一,雪原,刘浩飞

单位：天津大学,天津大学,天津医科大学总医院,天津医科大学总医院,天津大学

摘要：目的 应用三维有限元分析法探讨颈椎前路减压融合术中植骨高度不同对邻近节段椎间盘的力学影响。方法 应用CT扫描图像进行三维重建建立几何准确、较为详细的人体颈椎模型，并模拟前屈、后伸、轴向旋转和侧弯四种生理过程。将建立的模型与文献中的相关数据和应用山羊颈椎标本进行的生物力学测试结果进行对比验证。在此基础上将C 椎间盘材料改为松质骨以模拟术中植骨，并安装相应的固定装置；改变C 椎间隙高度建立植骨高度为术前椎间隙高度90%、150%、175%、200%四组有限元模型；模拟前屈、后伸、轴向旋转和侧弯四种生理过程，分析手术植入物和上、下邻近节段椎间盘的应力分布情况。 结果 不同植骨高度之间对比，在前屈、后伸、轴向旋转和侧弯四种生理过程中C -4椎间盘von Mises应力最大值分别为0.99 MPa、0.85 MPa、0.91 MPa和0.89 MPa，均出现在植骨高度为术前椎间隙高度200%的情况下；而植骨高度为术前椎间隙高度150%时应力值最小，分别为最大值的81%、73%、80%和87%。对于C 椎间盘von Mises应力最大值则分别是0.77 MPa、0.83 MPa、0.91 MPa和0.81 MPa，除后伸过程在植骨高度为术前椎间隙高度200%时最大外，余最大值均出现在植骨高度为术前椎间隙高度175%的情况下；植骨高度为术前椎间隙高度150%时C 椎间盘各应力值最小，分别为最大值的76%、93%、86%和78%。植骨部位von Mises应力在植骨高度为术前椎间隙高度200%时最大，分别为1.25 MPa、1.77 MPa、1.75 MPa、1.81 MPa；当植骨高度为术前椎间隙高度150%时，其应力值分别为最大值的63%、63%、75%和52%。植骨高度为术前椎间隙高度150%时植入物和上、下节段椎间盘的应力最小。 结论 颈前路减压融合术中椎间植骨高度对邻近节段应力有较大影响；术前椎间隙高度150%是较为合适的植骨高度，邻近节段椎间盘应力较小，可降低邻近节段退变的发生率。

关键词：有限元分析;颈椎;脊柱融合术;骨移植

基金资助：国家自然科学基金81471403，30973024，11672202