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三种后路腰椎融合术致相邻节段退变的有限元分析比较

作　者: 张生
导　师: 芦健民
学　校: 遵义医学院
专　业: 外科学
关键词: 三维有限元相邻节段腰椎融合退变腰椎不稳
分类号: R687.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目的：通过建立正常腰椎L3-L5的三维有限元模型,模拟后外侧植骨融合、后外侧融合内固定、椎间融合内固定三种后路腰椎融合术,分析比较融合术后上位邻近节段应力变化,从力学上比较解释三种后路腰椎融合术后上位邻近节段退变快慢的机制。方法：通过摄取正常腰椎CT片,导入Mimics软件,提取轮廓线后,再导入Abaqus软件建立L3-L5三维有限元模型,包括：皮质骨、松质骨、椎体终板等被模拟十节点固体单元,共108580单元；纤维环被模拟为只承受张应力的索单元；髓核被模拟为不可压缩的弹性体；关节突关节面定义为无摩擦的接触分析；七种韧带均定义为索单元。在正常模型的L4-5节段模拟临床常用的三种后路椎板减压植骨融合或融合内固定术式：1、后路全椎板切除加后外侧植骨融合。2、后路全椎板切除加后外侧植骨融合椎弓根螺钉内固定。3、后路全椎板切除椎体间Cage植入融合椎弓根螺钉内固定。力学加载及边界条件：约束有限元模型中L5椎体和后部结构的底面所有节点XYZ三个方向的生物力学自由度,防止L5底面在负荷时发生平移和转动。对L3腰椎运动节段正常及三种融合模型加载生理负荷500N及各个方向的负荷50Nm,以模拟人体腰椎直立、前屈、后伸、侧屈及扭转的运动。检测记录、分析比较正常模型及三种腰椎后路融合或融合内固定模型在相同的载荷条件下L3-4椎间盘的形变、关节突关节的应力分布情况,并进行相互比较。结果：1、上位相邻节段椎间盘膨出和内陷：各种运动负荷下,椎间盘膨出最明显位于椎间盘的后侧及后外侧,在各种手术模型中后外侧融合内固定、椎间融合内固定模型膨出和内陷值较后外侧融合模型、正常模型明显增大,后外侧融合模型与正常模型之间无明显差异。2、上位相邻节段纤维环的应力情况：在腰椎屈伸、侧弯,纤维环最大应力部位均位于椎间盘被拉伸侧；使腰椎扭转时,纤维环应力峰值区出现在对侧的后外侧区。在三种手术模型中,后外侧融合椎间盘应力无明显变化,后外侧融合内固定、椎间融合内固定纤维环应力依次明显增加。3、上位相邻节段小关节突应力分布比较：后伸及侧屈状态下,在椎间融合加内固定及后外侧融合内固定小关节的应力明显高于后外侧融合,其中椎间融合内固定又较后外侧融合内固定明显升高。结论：通过有限元分析,椎间融合内固定术及后外侧融合内固定术均可致相邻节段退变及失稳,且椎间融合内固定较后外侧融合内固定更易加快相邻节段的退变；而后外侧融合术不影响相邻节段的退变及稳定性。

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英文缩略词表 5-6中文摘要 6-8Abstract 8-10前言 10-12材料与方法 12-16结果 16-22讨论 22-26结论 26-27参考文献 27-29综述:三维有限元分析法在腰椎相邻节段退变中的应用进展 29-36 参考文献 34-36致谢 36-37作者简介 37

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