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应用C2～T1有限元模型研究椎体骨隧道技术对C4椎体上终板的生物力学影响
目的:研究经皮内镜下前路经椎体打孔颈椎间盘髓核摘除术(anterior transcorporeal approach of percutaneous endoscopic cervical discectomy,ATPECD)不同角度、直径的椎体骨隧道对C4椎体上终板的生物力学影响.方法:采集1位健康男性志愿者的颈部CT图像,建立C2～T1三维有限元模型.验证模型的有效性后,选择C4椎体按破坏和不破坏终板2种方式和不同打孔直径建立AB 2组模型(A6、A8、A10和B6、B8、B10).对各模型施加1 N/m扭矩模拟颈椎屈曲运动,分析不同打孔方式和不同打孔直径对C4椎体上终板的生物力学影响.结果:①云图显示A组椎体上终板开口边缘均存在不同程度的应力集中,B组B10模型终板前份出现少量应力集中,其余模型无明显应力集中.2组模型上终板的应力集中范围和应力大值均随钻孔直径增加而增加.2组模型C4上终板应力大值分别为A6:11.51 MPa、A8:17.33 MPa、A10:18.49 MPa和B6:2.57 MPa、B8:2.89MPa、B10:3.65 MPa.②分析2种打孔方式在颈椎屈曲载荷下终板前后份的Mises应力分布.B6模型C4上终板前后份应力与正常模型相比无明显差异(P＞0.05),B8模型C4上终板前份Mises应力与正常模型相比无明显差异(P＞0.05),其他模型与正常模型存在明显差异(P=0.000).③对各模型C4上终板进行骨折风险预测,结果提示A组模型上终板均存在不同数量的骨折高风险单元(A6:0.8％;A8:2.3％;A10:7.2％),而B组模型上终板骨折风险较低.结论:ATPECD手术所建立的2种类型的骨隧道中,破坏上终板的骨隧道会导致终板开口边缘应力集中及终板骨折风险,而不破坏终板的骨隧道可以避免上述风险.为了将终板骨折风险控制在较低范围内,不破坏终板的骨隧道应控制直径在椎体前缘高度的2/3以内,破坏终板的骨隧道应控制直径在椎体前缘高度的1/2以内,并且应避免破坏终板中心区域.
