三维有限元法分析腰椎不同尺寸关节突成形后相

来源：医用生物力学 【在线投稿】栏目：期刊导读时间：2021-06-24

背景:腰椎经皮内镜在全国乃至全世界范围内开展的如火如荼,经椎间孔的侧入路是目前腰椎经皮内镜技术最常用的入路之一,但是对于其术后造成相关节段的生物力学影响鲜有报道。目的:通过三维有限元法模拟对比不同尺寸(7.5,10,15 mm)的关节突成形并探究其对腰椎相关节段生物力学的影响。方法:建立L3-L5三维有限元模型并验证其有效性。模拟L4/5腰椎经皮内镜手术中的关节突成形术,以临床上穿刺针与水平面及冠状面的夹角,以L5上关节突基底部作为穿刺靶点,根据穿刺路径分别做直径为7.5,10,15 mm的环锯环切成形,从而获得L5上关节突基底部不同直径成形的三维有限元模型。通过对正常模型、7.5,10,15 mm直径成形有限元模型在6个方向上施加载荷,计算各模型在前屈、后伸、左屈、右屈、左旋、右旋6种状态下操作节段(L4/5)及邻近节段(L3/4)椎间盘Von Mises应力极值和相关节段的活动度情况,并进行相关对比研究,以明确不同尺寸的关节突成形对腰椎生物力学稳定性的影响。结果与结论:(1)对操作节段(L4/5)的影响:L5上关节突直径15 mm的成形在前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转6个工况下的L4/5椎间盘最大应力较直径7.5,10 mm的关节突成形明显增大,其中以前屈、左转、右旋状态下较为明显,分别较正常状态增加110%,95%,97%;L5上关节突直径15 mm的成形在6个工况下的L4/5节段活动度均大于直径7.5,10 mm的关节突成形,分别较正常模型增加8.6%,21.8%,8.9%,17.6%,35.7%,21.4%;(2)对邻近节段(L3/4)的影响:L5上关节突直径15 mm的成形在6个工况下的邻近节段L3/4椎间盘最大应力较直径7.5,10 mm的关节突成形均有所增大,其中以前屈活动最为明显,此状态下L3/4椎间盘最大应力较正常模型增加29.3%;不同尺寸(7.5,10,15 mm)的关节突成形在前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转6个工况下邻近节段L3/4的活动度与正常模型相比均增加不明显;(3)提示直径15 mm较直径7.5,10 mm的关节突成形而言,对操作节段的力学影响明显增大,甚至对邻近节段椎间盘应力产生相应的影响。