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腰椎椎弓根延长术中不同离断部位对椎管容积影响的数字化分析
目的:应用数字技术分析腰椎椎弓根离断的位置对延长后的椎管容积的影响.方法:选取50例正常腰椎CT数据集,应用Mimics 14.0软件,以双侧椎弓根上缘所在平面为参考面对数据集进行重新定义分割,三维重建第4、5腰椎椎体及椎管数字解剖模型.分别在椎弓根与椎体连接的部位、椎弓根与椎板连接的部位垂直于椎弓根轴线模拟分别离断双侧椎弓根,并对离断后的椎弓根向后延长,置入椎弓根螺钉等仿真手术操作.测量截断平面的椎管面积和前后离断截面间的距离.对获取的数据进行统计分析.结果:在第4腰椎节段,椎弓根前部离断椎管截面面积较后部小36.703 mm2,前后截面间距离为4.003 mm±0.723 mm;在第5腰椎节段,椎弓根前部离断椎管截面面积较后部大11.718 mm2,前后截面间距离为3.278 mm±0.576mm.结论:在第4腰椎节段,椎弓根后端离断对椎管容积增大的有效性要优于前端离断,在第5腰椎节段,则反之.但根据脊柱“三栓理论”,在后部截骨理论上可以给脊柱前柱提供更好的力学稳定性,并且后部截骨在离断过程中对椎管及其周围的组织、尤其是对神经的损伤风险较小,所以总体评价椎弓根后端离断要优于前端离断.
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椎弓根延长术中离断部位对腰椎稳定性影响的有限元分析
目的 利用有限元法分析比较L4椎弓根前端离断与后端离断并延长后对腰椎稳定性的影响.方法 利用1名28岁健康女性腰椎(L2～L5)CT影像数据,采用Mimics 14.0、Geomagic Studi0 2013、ANSYS 14.0软件建立腰椎(L2～L5)完整模型(完整组)、L4椎弓根前端离断并延长模型(anterior osteotomy of pedicle,AP组)、L4椎弓根后端离断并延长模型(posterior osteotomy of pedicle,PP组).在L2上分别施加400 N轴向压力及10 N·m纯力偶矩,模拟腰椎受轴向压力及前屈、后伸、左旋、右旋、左侧弯和右侧弯运动,记录AP组及PP组Von Mises应力云图及大应力值,计算椎间运动范围(range of motion,ROM).结果 建立了正常人腰椎(L2～L5)有限元模型.AP组与PP组均在离断部位出现应力集中.在各个工况下,AP组与PP组应力分布差异明显,PP组应力分布相对较平均.椎间ROM比较显示:与完整组相比,PP组L4～L5、L3～L4椎间ROM变化范围较AP组小,AP组和PP组的L2～L3椎间ROM与完整组的相比比较接近.结论 椎弓根后端离断力学稳定性优于前端离断,且对邻近节段影响相对较小.
