柳超
上海市松江区中心医院
目的: 利用有限元方法分析并比较寰枢椎椎弓根钉固定及枕颈融合术两种内固定方式治疗寰枢椎复合骨折的生物力学稳定性,为临床治疗寰枢椎复合骨折提供理论依据。
方法: 选择一名正常男性志愿者,采用64排螺旋CT机扫描枕颈部(C0-C3),利用Simpleware3.0、Geomagic8.0、Hypermesh10.0等软件建立C0-C3节段三维有限元模型(FEM/Intact),并与Panjabi等的结果进行对比验证。在验证的模型基础上断裂C1前弓和后弓及切断齿状突基底部,模拟Jefferson/II型齿状突骨折的复合骨折有限元模型(FEM/Fracture)。根据内固定系统的大小规格及临床手术方法在FEM/Fracture上分别建立两种内固定模型:寰枢椎椎弓根钉固定模型(FEM/PSF)及枕颈融合术模型(FEM/OCF)。对不同内固定模型加载前屈、后伸、侧屈、旋转工况,分析各模型在不同工况下Von Mises应力云图及各椎节活动度。
结果: (1)建立的FEM/Intact外观逼真,几何相似性好。在相同条件下,FEM/Fracture各个工况下的活动度均较FEM/Intact明显增大,尤其是C1-2旋转增加了43.7%,屈伸增加了72.1%。(2)两种加载内固定系统的上颈椎有限元模型与临床实际相符。加载寰枢椎椎弓根螺钉内固定后,C0-C1屈伸和旋转活动度较无损状态下分别增加59.2%、68.3%;C1-C2屈伸、侧屈、旋转功能受限,分别降低92.2%、31.3%、99.6%;C2-C3功能影响不大,加载枕颈融合术后C0-C3各椎节活动度均降低,其中C0-C1各活动度分别降低93.8%、90.4%、90.2%;C1-C2各活动度分别降低89%、55.7%、97.4%;C2-C3各活动度分别降低92.8%、95.2%、90.5%。(3)寰枢椎椎弓根内固定系统,在左右旋转工况下应力值最大,为321.19 MPa,主要集中在连接棒和螺钉根部。枕颈融合内固定系统,在左右侧弯工况下应力值最大,为228.84 MPa,主要集中在连接棒及螺钉根部。
结论: 寰枢椎椎弓根钉固定及枕颈融合两种手术方式治疗寰枢椎复合骨折均能起到早期稳定的目的,寰枢椎椎弓根螺钉固定后,稳定C1-2的同时能代偿性的增加C0-C1的活动度。