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经皮骨移植增强的有限元研究

2012-08-20方晓清付亚兰

中国微创外科杂志 2012年11期
关键词:有限元模型

方晓清 付亚兰

(浙江省瑞安市塘下人民医院骨伤科,瑞安 325204)

经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)和经皮后凸成形术(percutaneous kyphoplasty,PKP)是近年来微创治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的方法,可达到缓解疼痛的目的[1,2],但聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)渗漏、邻近椎体骨折等并发症发生率高[3]。因此,一种经皮骨移植操作系统(Optimesh)被设计用于骨质疏松性椎体压缩骨折治疗以减少上述并发症[4]。它是真正的生物学上的椎体重建,达到良好的疼痛缓解、技术风险较少以及具有骨传导性与骨诱导性。因缺乏经皮骨移植术的生物力学、组织学及前瞻性的临床研究,无法评价该手术方式。本研究拟建立骨质疏松腰椎功能脊柱单位(functional spinal unit,FSU)的三维有限元模型,观察松质骨粒(cancellous bone granule,CBG)和PMMA增强后对治疗节段和相邻非治疗节段椎体生物力学的影响。

1 材料与方法

1.1 建立L1~L2FSU有限元模型

选取青壮年男性正常人体脊柱标本1具,范围为L1~L2,先行X线检查排除可见的脊椎病变及损害,螺旋CT沿横断面以1 mm层厚扫描,以DICOM格式输出其断面图像并转入计算机保存,利用Mimics软件建立L1~L2骨性结构的三维模型。在L1~L2骨性结构三维模型的基础上,补充建立终板、椎间盘、髓核、前纵韧带、后纵韧带、黄韧带、横突间韧带、棘间韧带及棘上韧带等结构。此模型再经Geomagic软件进行图像优化,利用有限元软件平台Ansys11.0,建立L1~L2三维有限元模型。最终,功能脊柱单元有限元模型由23 446实体单元和310韧带和纤维单元组成(图1A)。

因椎体压缩性骨折临床上常见于骨质疏松症,根据Polikeit等[5]对骨质疏松……

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