腰椎单双侧椎弓根螺钉固定后的有限元分析比较

目的建立两节段L3、L5三维有限元模型,并分别行L3、L5两节段单双侧椎弓根螺钉固定,用三维有限元法分析固定后螺钉的应力分布特点。方法收集人正常L3、L5节段的CT扫描数据,利用ScanIP等软件建立人正常L3、L5三维有限元模型(INT),并在此基础上分别建立L3、L5单侧椎弓根螺钉内固定模型(unilateralpediclescrews，UPS)及双侧椎弓根螺钉内固定模型(bilateralpediclescrews，BPS)。并于L3上表面施加500N预载荷,再施加8N·m的力矩模拟腰椎前屈、后伸、侧屈及旋转等生理活动,观察不同工况下两种模型中椎弓根螺钉应力分布情况。结果由应力分布图可知,两种模型椎弓根螺钉所受应力主要集中在椎弓根螺钉根部、钉棒连接处;相比于上下螺钉，中间椎弓根螺钉基本不受应力;下位椎弓根螺钉承受较高应力。在各个工况下,单侧椎弓根螺钉内固定组最大应力值都高于双侧椎弓根螺钉内固定组。结论模拟邻近两节段内固定后正常生理活动时,下位椎弓根螺钉钉棒连接处承受较大应力,易发生断裂,且单侧置椎弓根钉相比于双侧置椎弓根钉,在各个状态下内固定承受更大应力,发生内固定断裂失败等风险较大。