手術(shù)治療胸腰段骨折有限元分析及臨床研究.pdf

1、胸腰段骨折是臨床工作中常見的損傷，約占所有脊柱損傷的30-60％。近年來手術(shù)治療胸腰段骨折取得了很多進(jìn)展，目前對(duì)于不穩(wěn)定的胸腰段骨折手術(shù)方法有前路，后路以及前后路聯(lián)合手術(shù)，手術(shù)的最終目的是重建脊柱的穩(wěn)定性，恢復(fù)神經(jīng)功能，盡可能恢復(fù)生理活動(dòng)度，減少融合范圍。 本研究包括基礎(chǔ)研究和臨床研究?jī)刹糠郑夯A(chǔ)研究主要利用有限元分析法建立了T12爆裂骨折的有限元模型以及不同手術(shù)方式固定后的有限元模型，增加載荷后對(duì)不同胸腰段骨折手術(shù)方式之間生物

2、力學(xué)特性比較。臨床部分包括：比較應(yīng)用后路短節(jié)段固定結(jié)合傷椎固定及經(jīng)椎弓根植骨與傳統(tǒng)后路短節(jié)段固定治療治療胸腰段骨折療，探討后路短節(jié)段固定結(jié)合傷椎固定及經(jīng)椎弓根植骨有效性和安全性，同時(shí)對(duì)于內(nèi)固定去除術(shù)后未融合節(jié)段活動(dòng)度進(jìn)行分析，比較與正常的差別以及術(shù)前椎間盤MRI分級(jí)之間聯(lián)系。分析對(duì)于部分創(chuàng)傷性后凸畸形進(jìn)行了改良經(jīng)椎弓根截骨的手術(shù)治療的安全性及有效性。 目的： 1、通過建立胸腰段爆裂骨折以及不同方式內(nèi)固定有限元模型，利用模

3、型進(jìn)行各個(gè)方向加載后比較幾種不同的固定方式生物力學(xué)特性。 2、對(duì)于臨床應(yīng)用的后路短節(jié)段固定結(jié)合傷椎固定及經(jīng)椎弓根植骨治療胸腰段骨折療效進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)對(duì)比沒有融合的節(jié)段在內(nèi)固定取出后活動(dòng)度與正?；顒?dòng)度之間的差異，以及術(shù)前MRI之間的相關(guān)性進(jìn)行評(píng)估。 3、對(duì)于胸腰段創(chuàng)傷后的后凸畸形進(jìn)行改良經(jīng)椎弓根截骨矯正的療效進(jìn)行評(píng)估。 材料和方法： 1、選取一成年健康男性志愿者(年齡27歲，身高175cm，體重73kg)胸

4、腰段斷層圖像CT(排除感染、創(chuàng)傷、腫瘤、退變、畸形等)。對(duì)于志愿者胸腰段平掃，間隔0.6mm。在T11-L1模型骨性結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充建立皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、椎間盤、前縱韌帶、后縱韌帶、黃韌帶、棘間韌帶、棘上韌帶等結(jié)構(gòu)；采用合適的單元類型和材料性質(zhì)，考慮到爆裂性骨折后前中柱均破壞，失去支撐作用，因此采用布爾操作，去除T12椎體下半部分，保留椎體的后部結(jié)構(gòu)，建立胸腰段爆裂骨折的有限元模型。 2、本試驗(yàn)分別建立T12椎體骨折、后路椎弓根

5、螺釘及前路釘棒系統(tǒng)的有限元模型，然后根據(jù)不同固定術(shù)式進(jìn)行組合，完成各種模型的建立。對(duì)于各個(gè)手術(shù)方式模型進(jìn)行加載觀察所有實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图虞d額定載荷后不同運(yùn)動(dòng)方向的VonMises應(yīng)力以及位移情況，對(duì)于結(jié)果利用SPSS11.0軟件進(jìn)行分析。 3、對(duì)于我院2003年-2007年收治的胸腰段骨折治療進(jìn)行回顧，總共隨訪到116例病例。28例采用單純后路短節(jié)段椎弓根螺釘復(fù)位固定，20例患者采用短節(jié)段固定結(jié)合單側(cè)病椎螺釘固定。68例采用經(jīng)椎弓根植骨

6、，植骨病例中38例應(yīng)用病椎固定結(jié)合人工骨經(jīng)椎弓根植骨，30例采用取自體髂骨植骨。分別測(cè)量各組病例，術(shù)前TLISS(Thoracolumbar Injury Severity Score，)評(píng)分，術(shù)前，術(shù)后以及隨訪期間拍攝正側(cè)位X片，測(cè)量傷椎椎體前后緣高度，胸腰段后凸Cobb's角，矢狀位指數(shù)以及前后椎體高度比，比較去除內(nèi)固定后各項(xiàng)指標(biāo)變化，應(yīng)用SPSS11.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較。 4、對(duì)于在我院行腰椎后路手術(shù)21例符合下列條件進(jìn)行評(píng)

7、估：?jiǎn)渭儔嚎s或者爆裂骨折，不伴有神經(jīng)損害癥狀，行單純后路復(fù)位內(nèi)固定術(shù)，未進(jìn)行融合手術(shù)。所有病人均是通過后路椎弓根固定進(jìn)行間接復(fù)位。隨訪時(shí)間平均20個(gè)月，主觀滿意率94.7％，術(shù)前檢查前后位以及側(cè)位片，拍攝腰椎MRI，明確椎間盤分級(jí)情況，術(shù)后拍攝腰椎動(dòng)力位片，將結(jié)果與正常參考值進(jìn)行比較，分析活動(dòng)度與取出內(nèi)固定時(shí)間與術(shù)前MRI影像學(xué)分級(jí)之間的聯(lián)系。 5對(duì)于2001年3月-2005年7月在我院治療14例胸腰段創(chuàng)傷后后凸畸形病人進(jìn)行改良

8、后路截骨手術(shù)，患者平均在傷后13個(gè)月接受手術(shù)。矢狀面的矯形效果用術(shù)前和術(shù)后局部的Cobb’S角來評(píng)估，所有病人平均隨訪2.1年。 結(jié)果： 1、在各種模型的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，應(yīng)力從釘尖部至釘棒連接處逐漸增大，近釘棒連接處應(yīng)力最大；近端螺釘受到的應(yīng)力大于遠(yuǎn)端螺釘受到的應(yīng)力。在實(shí)驗(yàn)的每種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，單純椎弓根螺釘固定模型的螺釘應(yīng)力高于椎弓根螺釘固定加后病椎固定模型，高于前后路固定模型螺釘應(yīng)力(P＜0.01)。前后路聯(lián)合固定組后前屈后

9、伸活動(dòng)位移最小的穩(wěn)定性最好，單純前路次之，后路4釘2棒的各個(gè)方向位移最大穩(wěn)定性最差；后路固定的椎弓根螺釘越多，整體的穩(wěn)定性越好；并且后路4釘2棒的棒的下半部分的應(yīng)力比較集中，易損壞，釘子越多，棒上的應(yīng)力約分散，越不容易發(fā)生斷棒，前路的棒上應(yīng)力分布均勻，相對(duì)來說更加不容易發(fā)生斷棒。 2、分別應(yīng)用不同手術(shù)方法進(jìn)行胸腰段骨折手術(shù)后平均隨訪16.8月(12-20月)，所有骨折復(fù)位效果比較滿意，傷椎高度以及各項(xiàng)指數(shù)得到，明顯恢復(fù)，單純應(yīng)用

10、短節(jié)段固定組有2例分別在術(shù)后10月與12月復(fù)查時(shí)出現(xiàn)內(nèi)固定斷裂，提前取出內(nèi)固定，重新出現(xiàn)后凸畸形，行內(nèi)固定取出，但患者無(wú)明顯臨床癥狀。單純后路短節(jié)段固定比經(jīng)椎弓根植骨結(jié)合后短節(jié)段固定組在高度丟失以及Cobb’s角的矯正能力差，應(yīng)用人工骨與自體骨植骨組間無(wú)明顯差異。 3患者隨訪時(shí)間平均20個(gè)月，主觀滿意率94.7％，所有節(jié)段隨訪動(dòng)力位片69％正?；蛘咻p度減小，31％沒有活動(dòng)度。內(nèi)固定在術(shù)后12個(gè)月以內(nèi)取出的活動(dòng)度正常加輕度減少為9

11、2％，12月以后取出的為66.7％，術(shù)前追間盤正常的活動(dòng)度保留的為81.9％。 4、改良楔形截骨矯正創(chuàng)傷后胸腰段后凸畸形，后凸角度術(shù)前平均45.8°(32-57°)，術(shù)后平均角度3.2°(-6-7°)。最后一次隨訪時(shí)平均為5.9°(-4-11.3°)。術(shù)前有ASIA分級(jí)B級(jí)3例，術(shù)后2例改善為C，C級(jí)2例改善為D級(jí)。所有病人術(shù)后未發(fā)生嚴(yán)重的并發(fā)癥，神經(jīng)癥狀無(wú)加重。 結(jié)論：我們建立了不同T12椎體的爆裂骨折固定模型，驗(yàn)證了