下颈椎两节段椎体次全切后前路椎弓根螺钉固定系统重建稳定性有限元模型的建立

目的:建立下颈椎(C_(3)-C_(7))两节段椎体次全切后的前路椎弓根螺钉内固定系统(anterior cervical transpedicular system,ACTPS)的固定模型,为下颈椎前路重建提供一种内固定手术的有限元建模方法。方法:采集1名30岁成年健康男性志愿者颈段(C_(1)-T_(1))的CT数据,应用Mimics 10.0、Rapidform XOR3、Hypermesh10.0、CATIA5V19、ANSYS 14.0软件建立下颈椎(C_(3)-C_(7))三维非线性的完整模型作为完整组。记录完整组模型的单元数和节点数,对完整模型进行有效性验证后行C_(5)、C_(6)两节段椎体次全切,建立ACTPS模型作为ACTPS组,分别在完整组和ACTPS组的C_(3)上施加75 N的轴向压力和1N·m的纯力偶矩,使完整组和ACTPS组模型在屈伸、侧弯、旋转方向运动,分析ACTPS组的椎间活动度和应力分布情况并与完整组比较。结果:试验建立了正常人的下颈椎(C_(3)-C_(7))三维非线性有限元模型,完整模型包括85832个单元,23612个节点。构建的ACTPS内固定模型应力分布比较均匀,与完整组比较,ACTPS组的整体活动度在屈伸、侧屈、旋转方向上分别减小,相应的邻近C_(3,4)节段代偿性轻微增加。结论:ACTPS固定系统的应力分布均匀,螺钉与钛板结合部位未出现应力集中区域,内固定断裂风险低,适合于两节段及以上颈椎前路减压后稳定性重建。

快速成形3D导板辅助下置入下颈椎前路椎弓根螺钉与徒手置钉的对比研究

目的:比较快速成形3D导板辅助下和徒手置入下颈椎前路椎弓根螺钉的位置差异,评价两种置钉方法的安全性。方法:8具甲醛浸泡后的成人下颈椎尸体标本,男4具,女4具;年龄32~65(40.3±5.6)岁,行X线片检查排除骨质破坏和畸形后,随机选取其中4具(3D导板组)行CT扫描后获得DICOM格式数据,导入Mimics软件建模,设计颈椎前路椎弓根螺钉(anterior cervical transpedicular screw,ATPS)理想进钉点和钉道,获得钉道的个性化导板后以STL数据导出,通过快速成形和3D打印技术打印个体化导板,依次在3D导板辅助下在之前选取的4具下颈椎尸体标本上一对一的个性化置入ATPS螺钉,另外4具(徒手组)下颈椎尸体标本采用徒手技术置入ATPS螺钉。术后对所有标本行CT薄层扫描加三维重建,采用Tomasino法分别在CT横断位和矢状位图像上评价螺钉的安全性,以明确是否有椎弓根下缘、内缘皮质穿破。根据CT评级结果Ⅰ级和Ⅱ级是安全,Ⅲ-Ⅴ级为危险,记录并统计分析两组ATPS螺钉的准确性评级情况。结果:8具尸体分别在C3-C7节段,每节置入2枚螺钉。共计置入螺钉80枚,3D导板组40枚,徒手组40枚。根据Tomasino螺钉评级法进行螺钉的安全性评级,3D导板组Ⅰ级21枚,Ⅱ级14枚,Ⅲ级3枚,Ⅳ级1枚,Ⅴ级2枚;徒手组Ⅰ级14枚,Ⅱ级8枚,Ⅲ级8枚,Ⅳ级6枚,Ⅴ级2枚;螺钉的安全率3D导板组为87.5%,徒手组为55.0%(χ^2=8.7,P=0.003)。结论:3D打印快速成形导板辅助下置入下颈椎前路椎弓根螺钉,可明显提高置钉的准确性和安全性,为后期临床应用提供理论依据。

下颈椎前路椎弓根螺钉数字化3D导板的偏差分析

下颈椎前路椎弓根螺钉内固定(anterior cervical transpedicular screw, ATPS)技术, 可实现前路的直接减压和椎弓根螺钉坚强固定的优点。但也存在操作风险高, 置钉难度大等缺点。因此, 为了提高ATPS置钉的安全性, 本研究拟利用个体化3D导板辅助下植入ATPS螺钉, 并分析置钉前后的偏差, 为后续研究提供依据。