皮质骨轨迹螺钉固定对相邻节段影响的有限元分析

文题释义：

皮质骨轨迹螺钉：是一种新型的椎体固定技术，通过使螺钉的轨迹尽可能的与椎体后部及椎弓根的坚硬皮质骨接触，从而达到提高螺钉把持力、稳定椎体的目的，目前已成功应用在脊柱退变性疾病和脊柱骨折等疾病中。

相邻节段退变：是指固定节段的上下端发生的退变，其发病机制尚不明确，一般认为与手术内固定和患者术前的退变程度等因素有关。相比于尸体研究，有限元分析可以直观准确地观察相邻节段活动度、椎间盘应力和小关节应力等指标。因此，该研究通过有限元模拟的方式，评估皮质骨轨迹螺钉固定对邻近节段的影响。

背景：皮质骨轨迹螺钉是近年来兴起的新型脊柱内固定方式，可明显增加内固定的抗拔出力，取得和传统椎弓根螺钉相似或更优的生物力学稳定性，但其对相邻节段的影响尚不清楚。

目的：比较皮质骨轨迹螺钉固定与椎弓根螺钉固定对相邻节段椎间盘和小关节的影响。

方法：通过一位正常男性志愿者的腰椎CT扫描数据，建立L3至骶骨的腰骶椎有限元模型。验证完整模型的有效性后，建立L4-5节段的皮质骨轨迹螺钉固定与椎弓根螺钉固定模型，设置模型的材料属性，比较两种内固定方式对上下相邻节段(L3-4和L5-S1节段)椎间活动度、椎间盘应力和小关节应力的影响。

结果与结论：①有限元验证结果显示模型可较好地模拟正常腰椎的生理活动；②在上下相邻节段活动度和椎间盘Von Mises应力上，两种固定方式在各个活动方向上差异较小(<10%)；在相邻节段小关节Von Mises应力上，皮质骨轨迹螺钉固定模型在各工况下L4上关节突的应力均小于椎弓根螺钉固定模型，尤其是在左旋和右旋时明显，分别减小了30.1%和15.9%；但在尾端相邻小关节应力上，皮质骨轨迹螺钉固定模型L5下关节突的最大等效应力在前屈、后伸、左侧弯和左旋时较椎弓根螺钉固定模型分别增加10.4%，20%，9.6%和2.7%，在右侧弯和右旋时减小24.5%和7.4%；③总的来说，两种固定方式对相邻节段活动度和椎间盘应力的影响相似，但相比于椎弓根螺钉固定，皮质骨轨迹螺钉固定减小了头端相邻小关节的应力，增加了尾端相邻小关节的应力。

https://orcid.org/0000-0002-6212-9913 (张顺聪)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 皮质骨轨迹螺钉, 椎弓根螺钉, 相邻节段退变, 内固定, 脊柱, 有限元分析

引用本文：魏源标, 郭惠智, 张顺聪. 皮质骨轨迹螺钉固定对相邻节段影响的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(18): 2799-2804.

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来源：中国组织工程研究杂志