目的:应用有限元分析探讨多裂肌损伤对腰椎后路椎间融合术后邻近节段生物力学的影响.方法:提取1名健康成年人的腰骶椎CT图像数据,建立L1～L5和骶椎的有限元模型并进行有效性验证,通过建立参考点并设置载荷方向和大小模拟多裂肌的作用,得到正常生理模型(normal model,NM),并分别建立14/5后路融合模型(posterior fusion model,PFM)、多裂肌离断模型(multifidus severed model,MSM)、L4/5 后路融合同时离断近端多裂肌模型(posterior fusion and multifidus severed model,PFMSM).在NM的L1上终板调整多裂肌肌力和外部载荷,施加7.5N·m力矩载荷分别模拟前屈、后伸、侧弯和扭转运动,记录这四种运动工况下L1上终板的转动角度分别为18.8°、14.4°、15.4.和12.5°,其余三种模型以此参照在L1上终板施加不同力矩载荷模拟前屈、后伸、侧弯和扭转运动达到相同转动角度,分析各模型的多裂肌肌力及总做功情况、上下邻近节段(L3/4、L5/S1)的活动度(range of Motion,ROM)和椎间盘最大Von Mises应力.结果:正常腰骶椎模型有效性得到验证.相比NM,PFM、MSM和PFMSM的多裂肌平均肌力分别增加63.41％、38.16％和84.43％,多裂肌总做功在前屈时分别增加30.02％、6.40％和39.95％,其他三种工况增加的百分比与前屈时相近.在不同运动工况下邻近节段 ROM 的变化,相比 NM,PFM 在 L3/4 增加 12.85％～40.06％,在 L5/S1 增加 11.73％～68.77％;MSM 在 L3/4 前屈、后伸增加13.78％、7.51％,侧弯和扭转时分别减少7.30％和4.81％,在L5/S1增加0.26％～20.72％;PFMSM在L3/4 增加 16.15％～27.86％,在 L5/S1 增加 14.38％～39.67％.椎间盘最大 Von Mises 应力方面,相比 NM,PFM 在L3/4 增加 15.52％～48.55％,在 L5/S1 增加 6.97％～65.13％;MSM 在 L3/4 前屈、后伸时分别增加 1.05％、0.10％,侧弯和扭转时分别减少6.13％和12.33％,在L5/S1前屈时增加15.09％,后伸、侧弯和扭转时分别减少12.91％、4.96％、2.18％;PFMSM 在 L3/4 增加 18.94％～30.85％,在 L5/S1 增加 20.08％～38.92％.结论:腰椎后路椎间融合和近端多裂肌的离断均会导致上下邻近节段ROM和椎间盘的Von Mises应力增加,腰椎后路椎间融合和近端多裂肌离断同时存在时对邻近节段的生物力学影响最大,尤其在前屈运动时较为明显.

腰椎后路椎间融合;多裂肌;生物力学;邻近节段;有限元分析

魏巍;王天昊;刘建恒;毛克亚;赵永飞

中国人民解放军总医院第一医学中心骨科 100853北京市

中国脊柱脊髓杂志

[1]魏巍;王天昊;刘建恒;毛克亚;赵永飞-.多裂肌损伤对腰椎后路椎间融合术后邻近节段生物力学的影响)[J].中国脊柱脊髓杂志,2022(05):440-447

multifidus,PFMSM

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