双节段、单节段去松质骨截骨与全脊柱截骨强直性脊柱后凸矫形策略的有限元分析

背景:单节段与双节段的截骨手术常用于治疗强直性脊柱后凸畸形,但制定术前策略时对截骨节段、截骨方式的选择常依赖临床经验。目前国内外对双节段去松质骨截骨及全脊柱截骨的生物力学研究鲜有报道。目的:建立强直性脊柱后凸的单节段、双节段截骨模型,针对全脊柱位移、内固定系统应力、截骨接触面等效应力强度等方面进行比较与探讨。方法:通过MIMICS与Geomagic studio等医学软件建立强直性脊柱后凸畸形全脊柱截骨与去松质骨截骨两种模型,每种模型中再分为单节段截骨与双节段截骨,即L1单节段全脊柱截骨模型、L1单节段去松质骨截骨模型、L2单节段全脊柱截骨模型、L2单节段去松质骨截骨模型、T12L2双节段全脊柱截骨模型、T12L2双节段去松质骨截骨模型、T12L3双节段全脊柱截骨模型、T12L3双节段去松质骨截骨模型8组。导入ANASYS软件对模型进行加载,记录不同截骨工况下的全脊柱位移,以及椎弓根螺钉、连接棒、截骨接触面的等效应力云图。结果与结论:(1)无论是去松质骨截骨还是全脊柱截骨模型,单节段截骨的全脊柱位移小于双节段截骨;无论是单节段截骨还是双节段截骨模型,全脊柱截骨的全脊柱位移小于去松质骨截骨;L2单节段全脊柱截骨模型的位移最小;(2)无论是去松质骨截骨还是全脊柱截骨模型,单节段截骨的内固定装置等效应力均小于双节段截骨;无论是单节段截骨还是双节段截骨模型,全脊柱截骨的内固定装置等效应力均小于去松质骨截骨;其中L1单节段全脊柱截骨的内固定装置等效应力最小;(3)所有单节段截骨模型的截骨接触面等效应力值均较小,未超过28 MPa;在双节段截骨模型中,全脊柱截骨的截骨接触面等效应力值均小于去松质骨截骨;(4)结果表明,单节段截骨的生物力学稳定性优于双节段截骨,全脊柱截骨的稳定性优于去松质骨截骨。