肾型n-HA/PA66腰椎间融合器在经椎间孔腰椎椎体间融合术中的有限元分析

doi:10.13418/j.issn.1001-165x.2014.01.016

中国临床解剖学杂志 ›› 2014, Vol. 32 ›› Issue (1): 67-71.doi: 10.13418/j.issn.1001-165x.2014.01.016

肾型n-HA/PA66腰椎间融合器在经椎间孔腰椎椎体间融合术中的有限元分析

王晓峰，　欧云生，　蒋电明，　李开庭，　杨博，　刘渤，　安洪

重庆医科大学附属第一医院骨科，重庆 400016

收稿日期:2013-05-28 出版日期:2014-01-25 发布日期:2014-02-11
通讯作者: 欧云生，主任医师，E-mail:ouyunsheng2001@163.com E-mail:spurify@gmail.com
作者简介:王晓峰，男，在读硕士，研究方向：脊柱外科基础与临床
基金资助:
国家高新技术研究发展（“863”）（2002AA326020）;重庆市科学技术委员会科技攻关项目（cstc2012gg-yyjs10018）

A kidney-liked n-HA/PA66 cage In transforaminal lumbar interbody fusion: a finite element analysis

WANG Xiao-feng, OU Yun-sheng, JIANG Dian-ming, LI Kai-ting, YANG Bo, LIU Bo, AN Hong

Department of Orthopaedics, The First Affiliated Hospital Of Chongqing Medical University, Chongqing, 400016, China

Received:2013-05-28 Online:2014-01-25 Published:2014-02-11

摘要/Abstract

摘要：

目的　设计一种新型的“肾形”n-HA/PA66腰椎间融合器(cage)，通过三维有限元分析，研究其在经椎间孔腰椎椎间融合术(TLIF)中的生物力学特性。方法建立正常人体L3-L5节段三维模型，模拟经椎间孔腰椎椎间融合术，采用有限元分析方法进行应力分析，比较肾型与子弹头型n-HA/PA66腰椎间融合器应力分布的差异。结果　在前屈、后伸、左右旋转工况下两种不同cage的TLIF手术模型对比，子弹头型cage最大应力分别为32.8、32.8、31.4、31.3、32.8、34.2 MPa，肾型cage最大应力分别为13.2、11.4、10.9、10.1、11.7、11.1 MPa；而且肾型cage应力集中区域小于子弹头型cage。结论　肾型n-HA/PA66腰椎间融合器固定的椎体应力分布小而均匀，理论上可有效降低cage沉降率。

关键词: n-HA/PA66腰椎间融合器, 有限元分析, 经椎间孔腰椎椎间融合术

Abstract:

Objective　To design a new “Kidney” like n-HA/PA66 lumbar fusion cage and analyze the biomechanics of this cage in transforaminal lumbar interbody fusion (TLIF) using the method of finite element analysis.　Methods　Develop a normal intact three validated model of L3-L5 lumbar segments, compare the biomechanical difference between new kidney-liked cage and usual bullet-liked cage by simulating the TLIF using finite element analysis.　Results　Compare different TLIF model with the two kinds of cage, the max stress of old cage and new cage was 32.8、32.8、31.4、31.3、32.8、34.2MPa and 13.2、11.4、10.9、10.1、11.7、11.1MPa, separately. And the new cage’s area of stress concentration was smaller than the old cage’s. Conclusion　This brand new cage has good biomechanical stability and reduced stress of the cage-endplate interface. This may reduce the sedimentation rate of cage.

Key words: n-HA/PA66 lumbar fusion cage, Finite element analysis, Transforaminal lumbar interbody fusion (TLIF)

中图分类号:

R687.3

王晓峰, 欧云生, 蒋电明, 李开庭, 杨博, 刘渤, 安洪. 肾型n-HA/PA66腰椎间融合器在经椎间孔腰椎椎体间融合术中的有限元分析[J]. 中国临床解剖学杂志, 2014, 32(1): 67-71.

WANG Xiao-Feng, OU Yun-Sheng, JIANG Dian-Meng, LI Kai-Ting, YANG Bo, LIU Bo, AN Hong. A kidney-liked n-HA/PA66 cage In transforaminal lumbar interbody fusion: a finite element analysis[J]. Chinese Journal of Clinical Anatomy, 2014, 32(1): 67-71.

参考文献

[1] 吴兰，李玉宝，杨维虎，等. n-HA/PA66复合材料与人皮质骨的定性和定量对比研究
[J]. 功能材料, 2005,36(6):892-895.

[2] 刘显宏，欧云生，蒋电明，等. n-HA/PA66与PEEK cage在颈前路椎间盘切除减压术后椎间隙重建的比较研究
[J]. 中国临床解剖学杂志, 2012,30(6):687-692.

[3] 欧云生，蒋电明，权正学，等. 纳米羟基磷灰石／聚酰胺66复合生物活性人工椎体在胸腰椎骨折前路重建手术中的应用
[J]. 中国修复重建外科杂志, 2007,21(10):1084-1089.

[4] 欧云生，蒋电明，权正学，等. n-HA/PA66复合生物活性融合器在颈椎病前路减压融合术中的初步应用研究
[J]. 生物医学工程学杂志, 2010,27(2):324-327.

[5] Zhao Z, Jiang D, Ou Y, et al. A hollow cylindrical nano-hydroxyapatite/polymide composite strut for cervical reconstruction after cervical corpectomy
[J]. J Clin Neurosci, 2012,19(4):536-540.

[6] Schmidt H, Heuer F, Simon U, et al. Application of a new calibration method for a three-dimensional finite element model of a human lumbar annulus fibrosus
[J]. Clin Biomech (Bristol, Avon), 2006,21(4): 337-344.

[7] Goel VK, Monroe BT, Gilbertson LG, et al. Interlaminar shear stresses and laminae separation in a disc. Finite element analysis of the L3-L4 motion segment subjected to axial compressive loads
[J]. Spine, 1995,20(6): 689-698.

[8] Salehi SA, Tawk R, Ganju A, et al. Transforaminal lumbar interbody fusion: surgical technique and results in 24 patients
[J]. Neurosurgery, 2004, 54(2):368-374.

[9] Hackenberg L, Halm H, Bullmann V, et al. Transforaminal lumbar interbody fusion: a safe technique with satisfactory three to five year results
[J].Eur Spine J, 2005,14(6):551-558.

[10]Shim CS, Park SW, Lee SH, et al. Biomechanical evaluation of an interspinous stabilizing device, Locker
[J]. Spine, 2008, 33(22): E820-827.

[11]刘曼，孟耀，周立伟，等. 纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合膜的结构及成骨样细胞相容性研究
[J]. 现代口腔医学杂志, 2012, 26(1):3-7.

[12]欧云生，蒋电明，权正学，等. n-HA/PA66复合生物活性人工椎体支撑植骨治疗胸腰椎爆裂型骨折合并截瘫
[J]. 中国临床医学, 2007,14(3):413-415.

[13]Yang X, Song Y, Liu L, et al. Anterior Reconstruction With Nano-hydroxyapatite/polyamide- 66 Cage After Thoracic and Lumbar Corpectomy
[J]. Orthopedics, 2012, 35(1):e66-73.

[14]Fukuta S, Miyamoto K, Hosoe H, et al. Kidney-type intervertebral spacers should be located anteriorly in cantilever transforaminal lumbar interbody fusion: analyses of risk factors for spacer subsidence for a minimum of 2 years
[J]. J Spinal Disord Tech, 2011, 24(3):189-195.

[15]Le TV, Baaj AA, Dakwar E, et al. Subsidence of polyetheretherketone intervertebral cages in minimally invasive lateral retroperitoneal transpsoas lumbar interbody fusion
[J]. Spine, 2012, 37(14):1268-1273.

[16]Evans JH. Biomechanics of lumbar fusion
[J]. Clin Orthop,1985, (193):38-46.

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A kidney-liked n-HA/PA66 cage In transforaminal lumbar interbody fusion: a finite element analysis

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[2]	张悦, 蔡兴博, 张必欢, 王斌, 徐永清. 全腕关节置换术后腕关节生物力学研究进展[J]. 中国临床解剖学杂志, 2024, 42(1): 112-114.
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[6]	仝铃, 许阳阳, 王一丹, 马渊, 王海燕, 李筱贺. 颈椎前路微型记忆加压合金板的有限元分析[J]. 中国临床解剖学杂志, 2022, 40(3): 320-326.
[7]	魏明杰, 许育健, 吴一芃, 王腾, 吴欢, 袁礼波, 唐文宝, 郭孝菊, 徐永清. 手腕部不同载荷状态下舟月骨间韧带应力分布分析[J]. 中国临床解剖学杂志, 2021, 39(5): 586-592.
[8]	吴晓薇, 李鉴轶, 杜冰冉, 杨巧华, 范天成, 李路韬. 轻度青少年特发性脊柱侧凸有限元模型构建及分析[J]. 中国临床解剖学杂志, 2021, 39(4): 443-448.
[9]	张旭林, 徐永清, 何晓清, 毛羽驰, 杨龄坚, 袁礼波. 手舟骨腰部骨折3种内固定方式的有限元分析[J]. 中国临床解剖学杂志, 2019, 37(5): 553-558.
[10]	康永强, 　芮永军 . 2~5掌指关节屈伸活动中关节面应力分布的有限元分析[J]. 中国临床解剖学杂志, 2019, 37(3): 299-303.
[11]	张宝成, 蔡贤华, 刘海波, 王志华, 徐峰, 康辉, 丁然. 两种改良Goel技术治疗颅底凹陷症稳定性的有限元分析[J]. 中国临床解剖学杂志, 2019, 37(3): 304-310.
[12]	吴耿,张振伟,张美超,李征. 钢板骨折区增加螺钉帽对胫骨骨折内固定影响的有限元分析[J]. 中国临床解剖学杂志, 2019, 37(2): 185-189.
[13]	凌钦杰,林晖,谢普生,邓羽平,黄文华. 全腰椎非线性有限元模型的建立与有效性验证[J]. 中国临床解剖学杂志, 2018, 36(6): 662-667.
[14]	邱卫华,李鉴轶,林荔军 . 全髋关节置换术中臼杯水平位移对股骨侧非骨水泥型假体-骨界面应力影响的有限元分析[J]. 中国临床解剖学杂志, 2018, 36(5): 557-564.
[15]	郑翔,许锦煌,黄建荣. 两种非解剖复位内固定Pauwels Ⅲ型头下型股骨颈骨折的有限元分析[J]. 中国临床解剖学杂志, 2017, 35(6): 665-670.