PUMCⅡd1型青少年特發性脊柱側凸后路三維矯形手術有限元研究

黃盛佳　霍洪軍　楊學軍　肖宇龍　邢文華　趙巖　祝勇　辛大齊　黃世清

010030　呼和浩特，　　內蒙古醫學院第二附屬醫院脊柱外科(黃盛佳、霍洪軍、楊學軍、肖宇龍、邢文華、趙巖、祝勇、辛大齊)；510632　廣州，　　暨南大學理工學院應用力學研究所(黃世清)

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·臨床研究·

PUMCⅡd1型青少年特發性脊柱側凸后路三維矯形手術有限元研究

黃盛佳霍洪軍楊學軍肖宇龍邢文華趙巖祝勇辛大齊黃世清

010030呼和浩特，內蒙古醫學院第二附屬醫院脊柱外科(黃盛佳、霍洪軍、楊學軍、肖宇龍、邢文華、趙巖、祝勇、辛大齊)；510632廣州，暨南大學理工學院應用力學研究所(黃世清)

【摘要】目的建立PUMCⅡd1型青少年特發性脊柱側凸(AIS)的三維有限元模型，模擬后路三維矯形手術操作并分析其生物力學特征。方法采集1例14歲PUMCⅡd1型AIS女性志愿者T1至骶尾骨的CT 影像圖像，應用Mimics 16.0、Geomagic Studio 11.0、ANSYS 14.0軟件建立完整的AIS三維有限元模型，進一步構建椎弓根釘-棒系統內固定模型并模擬后路三維矯形手術操作，記錄脊柱側凸矯正的臨床指標變化，采用Von Mises應力峰值分析椎弓根釘-棒系統應力分布。結果成功建立了PUMCⅡd1型AIS三維有限元模型，模型包括523 617個單元，159 008個節點。模擬后路三維矯形手術后，AIS有限元模型的胸彎和腰彎矯形率分別達到55.7%和71.4%；頂椎區L1和L2椎體去旋轉角度分別為22.77°和23.42°，其椎體質心偏移中線距離分別為6.72 mm和8.91 mm。L1椎體凸側(左側)螺釘應力峰值為257.82 MPa，遠小于其屈服強度。頂椎區各椎體(T12～L3)凸側螺釘應力大于凹側，且應力集中于釘尾與釘身交界處以及釘尾與矯形棒聯接處。結論AIS有限元模型的建立及手術模擬能為AIS生物力學研究提供量化指標，并為PUMCⅡd1型AIS手術方案的制定以及治療效果的預測提供一定的理論基礎。……