不同固定方案的腰椎后路椎间融合术生物力学有限元分析

腰椎后路椎间融合术结合内固定系统已被广泛用于治疗腰椎滑脱等疾病。不同的内固定方案会使内固定系统和腰椎产生不同的力学响应,其结果会影响到内固定方案的选择。针对腰椎L5-S1骶骨节段轻度滑脱完全复位状态,在1例健康成年人腰椎模型的基础上,设计了3种不同节段的内固定手术方案:A组L5-S1融合固定、B组L4-L5-S1融合固定、C组L5-S1-S2融合固定,并建立相应的有限元模型。固定骶髂关节的耳状面,在L1椎体上表面施加垂直向下400 N的载荷和不同方向的7.5 N·m力矩,模拟脊柱前屈、后伸、侧弯和旋转等生理活动,比较不同方案模型中固定节段的钉棒应力情况、相邻近节段的椎间盘应力情况和各节段活动度的差异。结果表明,相比于A组模型,B组和C组模型的椎弓根螺钉和连接棒最大应力值较大;B组和C组椎间盘的应力最大值的集中区域明显大于A组;A组、B组和C组模型的腰椎活动总量较完整模型均有所减少。实验结果表明,采用A组L5-S1融合固定的方案可以降低内固定系统断裂的发生率,减少邻近节段椎间盘退变的发生率,在完成复位的情况下仍然可以保持一定的腰椎活动度,且A组方案的手术时间短、术中出血量少,是一种更优的内固定方案。