改良Brooks技术和寰枢椎椎弓根螺钉内固定系统生物力学特点

摘要

目的通过有限元分析比较改良Brooks技术和寰枢椎椎弓根螺钉内固定系统的生物力学性能。方法对健康青年男性进行上颈椎(枕骨底~C_(3))CT薄层扫描,建立健康上颈椎有限元模型,再构建齿突Ⅱ型骨折伴寰枢椎不稳模型,并在该模型中模拟改良Brooks技术和寰枢椎椎弓根螺钉内固定,分析前屈、后伸、侧曲及旋转工况下上颈椎各节段的活动度(ROM),绘制应力云图,分析应力分布差异。结果与正常模型相比,2种内固定模型寰枢椎ROM均明显减小,并且改良Brooks模型寰枢椎ROM减小程度略低于椎弓根螺钉模型,尤其在旋转和后伸时。在大多数情况下,2种内固定模型相邻节段(寰枕关节、C_(2)/C_(3))ROM均大于正常模型,而改良Brooks模型与正常模型更接近。椎弓根螺钉模型中C_(1)螺钉、改良Brooks模型中钛缆分别承受最大应力,在前屈和后伸时应力最大,应力主要集中在螺钉根部及钛缆与寰椎后弓、连接棒交界处。与椎弓根螺钉模型相比,改良Brooks模型C_(2)螺钉所受应力较小,且邻近椎间盘(C_(2)/C_(3))所受应力也较小,与正常模型相近。结论改良Brooks技术具有良好的生物力学稳定性,对邻近节段影响较小,在寰椎、椎动脉解剖发育异常致寰椎置钉困难时,可作为治疗寰枢椎不稳的补充方法,弥补寰枢椎椎弓根螺钉技术的不足。