基于解剖学下颈椎侧块固定的有限元分析及临床研究

发布时间：2018-11-12 17:43

【摘要】：目的:分别按照尸体实体测量、三维测量和CT自带软件测量的三种测量方法对颈椎相关参数进行测量,评估三种测量方法差异性。利用CT测量模块对不同颈椎节段和不同性别间解剖学参数进行比较,构建下颈椎相关的解剖学数据库。利用有限元方法分析不同的下颈椎侧块钉棒内固定方式的生物力学稳定性差异,探讨不同手术入路对下颈椎损伤临床治疗效果的影响。方法:(1)取5具福尔马林浸泡的下颈椎(包含C3~C7)解剖标本,利用高分辨率三维CT将标本进行扫描,扫描层厚0.625mm,文件以DICOM格式保存于移动存储设备中备用。继之使用手术器械依次剥离标本的肌肉和软组织。分别按照尸体实体测量、三维测量和CT自带软件测量的三种测量方法对下颈椎相关参数进行测量,评估三种测量方法有效性。并用CT自带软件测量重点对不同下颈椎节段和不同性别间解剖学参数进行比较。(2)建立下颈椎有限元模型,在生理载荷下各颈椎节段(C3-4、C4-5、C5-6、C6-7)的前后屈伸角度、左右偏转角度和轴向旋转角度。并将之与传统经典文献结构进行对比,以验证模型有效性。评估Magerl、Roy-Camille、Anderson和Ann四种侧块固定方法下骨骼-内固定复合体在各运动状态下(包括颈部前屈、后伸、左侧偏头、右侧偏头、左侧轴向旋转、右侧轴向旋转)的应力云图、最大米塞斯应力以及平均米塞斯应力。(3)回顾性分析2013年1月至2015年12月间于我院诊断为外伤性下颈椎损伤且行收治入院行手术治疗的患者,对资料进行进一步审查,挑选检查资料和随访工作完整的患者共41例纳入研究范围。评估三种手术入路(A组行前路手术,B组行后路手术,C组行前后联合手术)的手术时间、术中失血量、植骨融合时间、术前和术后Cobb角改善情况,JOA评分等,分析不同手术入路的临床疗效。结果:(1)本研究共纳入5具福尔马林浸泡的下颈椎(包含C3~C7)解剖标本,共25个椎体标本。利用实物测量、三维测量和CT自带测量模块测量的三种方法进行标记。结果显示两种测量方法两两比较,组间比较差异无明显统计学意义(P0.05)。说明CT测量模块在临床应用的可行性。利用该方法测量颈椎的椎弓根相关测量指标显示,如椎弓根内侧高度、椎弓根外侧高度、椎弓根内径和椎弓根外径在C7往往为最大值,其最小值多出现于C3和C4。颈椎椎板相关解剖指标方面,椎板内缘高度、椎板外缘高度、椎板外径和椎板内径的最大值往往在C7,其最小值多出现于C5。(2)有效性方面主要通过生理作用下颈椎活动度进行验证,本研究中屈伸方向、左右偏头方向、轴向旋转方向活动度和其各自平均活动度均与经典文献基本一致,可以保证模型有效性。对下颈椎模型进行加载内固定,依次为Magerl、Roy-Camille、Anderson和Ann四种侧块钉棒固定方式,同时对下颈椎的屈伸、左右偏转和轴向左右转头进行有限元分析。结果显示,各个动作下四种下颈椎模型均未出现明显的应力集中现象,但是四种侧块钉棒系统均显示出明显的应力集中现象,其中应力由低到高依次为Magerl、Roy-Camille、Anderson和Ann,连杆较螺钉的应力集中现象更为明显。(3)三组患者术前的Cobb角和D值组间比较无明显统计学差异。经过不同的手术方式,三组患者在进行不同手术入路后Cobb和D值得到明显改善。三组手术入路治疗下颈椎骨折时,在手术时间和术中出血量方面,三组间两两比较具有统计学意义。但三组患者JOA、ASIA值和并发症情况组间比较无明显统计学差异。结论:(1)CT自带软件测量仍为临床上可靠、易行的方法。国人下颈椎可完全容纳3.5mm直径椎弓根螺钉。由于性别、节段的不同,椎板及椎弓根解剖特点有较大差异,强调个性化置钉。设计基于国人性别差异的内固定器械迫在眉睫。(2)本研究所建立有限元模型真实有效,可推广于其他颈椎生物力学分析;四种侧块钉棒内固定中Magerl和Roy-Camille固定模式在整体稳定性上具有优势;Magerl固定在抗偏转、抗旋转和抗拔出力方面具有明显优势,在下颈椎固定手术中Magerl安全性高、力学性能好,值得临床广泛推广。(3)各种手术入路均能够满足下颈椎损伤患者的基本需要,保证脊柱-内固定复合体的稳定性、生物力学性能合理性;三种手术入路对功能恢复无明显差异;但前路手术在手术时间和术中出血量方面较后路Magerl固定和前后联合入路具有较为明显的优势,建议手术医师根据实际情况进行手术治疗。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R687

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本文编号：2327767