腰椎弓根延长术对关节突关节力学影响的有限元分析

目的探讨腰椎椎弓根延长术对关节突关节生物力学的影响,分析关节突关节发生异常应力变化前椎弓根的最大延长长度。方法取1名腰椎健康志愿者的CT图像,建立L3~L5正常腰椎的有限元模型,在其基础上构建L4椎弓根延长术后模型,L3椎体上表面均施加垂直于水平面400 N的压力,模拟正常人腰椎所承载重力,固定支撑L5椎体下表面。通过建立不同椎弓根延长长度的术后模型,分析在力矩为5 Nm时L3/4的应力分布云图及相应的应力-应变曲线,得出相同力矩下L3/4关节突关节应力极值随椎弓根延长长度变化的曲线图。结果施加5 Nm力矩下,L3/4小关节左旋工况下应力先随延长长度的增加而增加,在椎弓根延长3.8 mm时达到最大,为9.133 MPa;随后,L3/4小关节的应力骤然减小,曲线发生不可逆变化。结论力矩加载为5 Nm时腰椎弓根延长术的最大延长距离为3.8 mm,临床应结合腰椎管狭窄的严重程度,选择减压所需的延长长度,取得更好的手术疗效。