脊柱后方3D融合预防胸腰椎骨折晚期矫正丢失:有限元分析与随机对照试验

椎弓根螺钉系统能使胸腰椎骨折椎体高度和矢状面成角获得良好恢复,但是随着下地活动增多或内固定取出后,易发生椎体高度和后凸畸形矫正的丢失。为此,评价双侧关节突和棘突间植骨3D融合对预防胸腰椎骨折合并椎间盘损伤术后晚期矫正丢失的力学机制和临床效果。模拟患者术后内固定取出后状态,建立双侧关节突联合棘突间植骨融合(治疗组模型)和单纯双侧关节突植骨融合(对照组模型)的L1-L2节段的两种外科有限元模型,按照脊柱三柱理论,对模型施加压缩、前屈与后伸荷载。两种外科模型通过治疗组(11例)和对照组(13例)的前瞻性临床随机对照试验,进行放射学检查。治疗组模型的椎间盘竖向压缩位移和应变较对照组模型明显减小,双侧关节突植骨区应力负荷也较对照组模型减小,而且治疗组模型的后柱比对照组模型形成了更加强化的张力带。治疗组在术后晚期的临床试验结果优于对照组,其差异具有统计学意义(P<0.05)。双侧关节突联合棘突间植骨3D融合比单纯双侧关节突植骨融合更能有效重建脊柱三维稳定性,能较好地获得骨性融合,防止术后晚期伤椎高度丢失以及后凸畸形矫正丢失。有限元分析结合小样本临床随机对照试验,有利于外科手术的设计、评价和优化。