唐勇濤，魏思奇，吳長(zhǎng)軍，歐陽(yáng)漢斌，劉 崗

基礎(chǔ)研究

PKP不同增強(qiáng)方式對(duì)相鄰椎體結(jié)構(gòu)生物力學(xué)影響的有限元分析

唐勇濤，魏思奇，吳長(zhǎng)軍，歐陽(yáng)漢斌，劉 崗

目的探討經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)（PKP）術(shù)中不同椎體增強(qiáng)方式對(duì)相鄰椎體結(jié)構(gòu)生物力學(xué)特性的影響。方法應(yīng)用1例正常志愿者CT斷層掃描數(shù)據(jù)對(duì)T12～L2椎體進(jìn)行三維重建，共建立3個(gè)椎體模型和2組椎間盤模型，基于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)上述結(jié)構(gòu)分別賦予相應(yīng)的材料參數(shù)，設(shè)定站立位狀態(tài)下脊柱承受的軸向壓縮生理載荷和邊界條件，分別模擬非增強(qiáng)、前柱增強(qiáng)、前中柱增強(qiáng)、中柱增強(qiáng)以及全椎體增強(qiáng)5種不同增強(qiáng)方式的L1PKP模型，對(duì)比不同組間結(jié)構(gòu)的應(yīng)力峰值和分布。結(jié)果5組不同增強(qiáng)方式產(chǎn)生的相鄰椎體最大應(yīng)力峰值變化差異均不超過5%；骨折的L1椎體強(qiáng)化后應(yīng)力峰值顯著降低，最大應(yīng)力降低幅度可達(dá)80.85%；T12～L1及L1～L2椎間盤最大應(yīng)力變化差異分別為5.9%和2.1%。結(jié)論P(yáng)KP在術(shù)后早期靜態(tài)垂直載荷下不會(huì)引起相鄰結(jié)構(gòu)應(yīng)力的顯著變化，而強(qiáng)化椎體則呈現(xiàn)出顯著的應(yīng)力下降，下降幅度與強(qiáng)化部位、范圍密切相關(guān)。

胸椎；腰椎；椎間盤；脊柱骨折；骨質(zhì)疏松；椎體成形術(shù)；骨黏合劑；生物力學(xué)；有限元分析；應(yīng)力，物理

有限元分析作為計(jì)算力學(xué)的重要研究手段，目前已廣泛應(yīng)用于脊柱生物力學(xué)研究中。盡管椎體成形術(shù)后脊柱生物力學(xué)的相關(guān)研究國(guó)內(nèi)外已有大量報(bào)道，但對(duì)于經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)（percutaneous kyphoplasty，PKP）術(shù)后相鄰椎體的應(yīng)力變化問題，目前仍未形成一致的結(jié)論。研究手段、脊柱節(jié)段、增強(qiáng)方式、設(shè)計(jì)參數(shù)的不同，均可導(dǎo)致結(jié)果和結(jié)論上的差異。本研究通過建立T12～L2椎體的三維有限元模型，研究PKP不同增強(qiáng)方式對(duì)相鄰椎體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，旨在闡明PKP術(shù)后相鄰椎體結(jié)構(gòu)生物力學(xué)特性的改變機(jī)制，為改良術(shù)后干預(yù)措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 胸腰段椎體壓縮性骨折三維幾何模型的建立

采集1例正常成人T12～L2椎體CT掃描數(shù)據(jù)（64排西門子螺旋CT，層厚0.625 mm），共獲得316張連續(xù)橫斷面512×512像素的CT圖像，以DICOM 標(biāo) 準(zhǔn) 格 式 導(dǎo) 入 Mimics 14.0軟 件（Materialise公司，比利時(shí)），進(jìn)行椎體皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨圖像分割處理，對(duì)分割的各個(gè)結(jié)構(gòu)蒙板提取處理并計(jì)算，三維重建后得到椎體皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨模型，導(dǎo)入逆向工程軟件Geomagic Studio 2013（Geomagic公司，美國(guó)）進(jìn)行后處理。完成椎體表面光順、去特征和精簡(jiǎn)三角面片操作后，進(jìn)一步構(gòu)建曲面片并擬合成實(shí)體模型。將上述3個(gè)節(jié)段椎體的實(shí)體模型導(dǎo)入CAD軟件UG NX 8.5（Siemens公司，德國(guó)）構(gòu)建椎間盤模型，成功構(gòu)建T12～L2椎體的三維模型，以組合模型x_t格式輸出（圖1）。

圖1 T12～L2椎體三維重建模型

1.2 椎體三維有限元模型的建立

將椎體模型導(dǎo)入Abaqus 6.14有限元分析軟件（達(dá)索公司，法國(guó)），依據(jù)參考文獻(xiàn)[1-2]建立材料參數(shù)庫(kù)。相應(yīng)結(jié)構(gòu)包括皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、骨水泥、終板、椎間盤髓核和纖維環(huán)，上述結(jié)構(gòu)均簡(jiǎn)化為各向同性均質(zhì)材料（表1）。本研究采用單一軸向壓縮載荷進(jìn)行分析，故建模過程中未構(gòu)建椎間韌帶結(jié)構(gòu)；后方小關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)則采用無(wú)摩擦和硬接觸的方式建立接觸對(duì)；椎間盤和椎體之間通過終板結(jié)分析結(jié)果后處理方面，選取T12～L2椎體和椎間盤的等效應(yīng)力作為分析指標(biāo)，以非增強(qiáng)組作為對(duì)照獲得上述結(jié)構(gòu)指標(biāo)的組間對(duì)比結(jié)果。完成設(shè)置后，將模型提交至Abaqus求解器進(jìn)行分析。構(gòu)進(jìn)行綁定連接。在網(wǎng)格劃分方面，采用修正四面體（C3D10M單元）網(wǎng)格自由劃分方式生成網(wǎng)格，對(duì)終板、椎間盤和相鄰結(jié)構(gòu)的興趣區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，從而確保計(jì)算的精度。在載荷和邊界條件設(shè)定方面，參照以往文獻(xiàn)[3]，對(duì)T12椎體上表面施加500 N軸向壓縮生理載荷，并完全約束L2椎體下端以及下關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)面的6個(gè)自由度，最終獲得的有限元網(wǎng)格模型如圖2所示。完整模型共包含271 475個(gè)單元和409 575個(gè)節(jié)點(diǎn)。

表1 有限元模型不同結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)[1-2]

圖2 有限元網(wǎng)格模型的載荷及邊界條件

1.3 PKP不同增強(qiáng)方式的參數(shù)設(shè)定

選取L1椎體作為壓縮性骨折椎體進(jìn)行模擬，以此作為PKP增強(qiáng)的目標(biāo)椎體。在Abaqus軟件中對(duì)L1椎體以矢狀面為參考平面進(jìn)行模型劃分，以前柱、前中柱以及中柱共3個(gè)部分作為L(zhǎng)1椎體增強(qiáng)部位，共劃分非增強(qiáng)組、前柱增強(qiáng)組、前中柱增強(qiáng)組、中柱增強(qiáng)組和全椎體增強(qiáng)組等5組模型。對(duì)其中3處不同增強(qiáng)部位的單元?jiǎng)?chuàng)建相應(yīng)單元集合并依次賦予骨水泥的材料屬性。在有限元

2 結(jié)果

2.1 不同增強(qiáng)方式對(duì)T12～L2椎體等效應(yīng)力峰值的影響

通過計(jì)算可獲得5組共計(jì)15個(gè)椎體在不同增強(qiáng)方式下的應(yīng)力數(shù)據(jù)（圖3）。其中，T12椎體在5種增強(qiáng)方式作用下的應(yīng)力峰值分別為8.337、8.386、8.449、8.455和8.469 MPa，最大值和最小值之間的差異為1.56%；L1椎體（骨折增強(qiáng)椎體）在5種增強(qiáng)方式作用下的應(yīng)力峰值分別為8.386、7.263、4.133、5.714和1.606 MPa，最大值和最小值之間的差異為80.85%；L2椎體在5種增強(qiáng)方式作用下的應(yīng)力峰值分別為8.701、8.704、8.714、8.669和8.687 MPa，最大值和最小值之間差異為0.52%?？梢?種增強(qiáng)方式對(duì)T12和L2椎體的應(yīng)力峰值影響并不大；而骨折L1椎體在5種不同增強(qiáng)方式下發(fā)生顯著的應(yīng)力峰值改變，且與增強(qiáng)部位、體積密切相關(guān)，最小應(yīng)力峰值出現(xiàn)在全椎體增強(qiáng)組。

2.2 不同增強(qiáng)方式對(duì)相鄰節(jié)段椎間盤等效應(yīng)力分布的影響

圖3 不同增強(qiáng)方式下椎體等效應(yīng)力峰值對(duì)比

如圖4所示，對(duì)于2組相鄰的椎間盤結(jié)構(gòu)，5種不同增強(qiáng)方式均產(chǎn)生了不同的應(yīng)力峰值改變。對(duì)于T12～L1椎間盤，5種增強(qiáng)方式作用下的應(yīng)力峰值分別為2.501、2.432、2.361、2.382、2.354 MPa，最大值和最小值之間差異為5.88%；對(duì)于L1～L2椎間盤，5種增強(qiáng)方式作用下的應(yīng)力峰值分別為2.208、2.173、2.186、2.167、2.161 MPa，最大值和最小值之間差異為2.13%。可見不同增強(qiáng)方式對(duì)T12～L1椎間盤應(yīng)力峰值的影響大于對(duì)L1～L2椎間盤。此外，5種增強(qiáng)方式作用下T12～L1椎間盤和L1～L2椎間盤的應(yīng)力分布云圖呈現(xiàn)出基本一致的特點(diǎn)（圖5），可見2組椎間盤的高應(yīng)力區(qū)主要位于纖維環(huán)的外環(huán)和內(nèi)環(huán)區(qū)域（髓核-纖維環(huán)交界區(qū)），而髓核區(qū)則表現(xiàn)為低應(yīng)力狀態(tài)。

圖4 不同增強(qiáng)方式下2組椎間盤應(yīng)力峰值對(duì)比

3 討論

3.1 PKP與椎體壓縮性骨折

椎體壓縮性骨折好發(fā)于脊柱的胸腰段椎體，是骨質(zhì)疏松常見的并發(fā)癥，老年人多發(fā)，特別是絕經(jīng)后的婦女人群[4]。患者骨折部位持續(xù)性疼痛，同時(shí)伴有椎體高度丟失、脊柱不穩(wěn)和脊柱后凸畸形等[5]，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。臨床多采用保守治療和手術(shù)治療，其中保守治療主要通過長(zhǎng)期臥床休息、支具固定及服用止痛和抗骨質(zhì)疏松藥物來(lái)達(dá)到治療目的，但對(duì)于老年人而言，存在依從性差、并發(fā)癥發(fā)生率高等問題；手術(shù)治療以經(jīng)皮椎體強(qiáng)化術(shù)（percutaneous vertebral augmentation，PVA）為主，包括經(jīng)皮椎體成形術(shù)（percutaneous vertebroplasty，PVP）和PKP等，兩種術(shù)式均能快速止痛并強(qiáng)化骨折椎體的強(qiáng)度和剛度，而PKP能更有效地恢復(fù)骨折椎體高度，防止后凸畸形進(jìn)一步發(fā)展[6-7]。

然而，隨著PKP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其所帶來(lái)的相鄰椎體再骨折、相關(guān)結(jié)構(gòu)退行性改變等并發(fā)癥逐漸引起人們的關(guān)注。這些并發(fā)癥的發(fā)生是否與骨折椎體PKP術(shù)后剛度增加存在直接關(guān)聯(lián)，目前尚未明確。研究表明，在接受椎體成形術(shù)的患者中，術(shù)后1年內(nèi)約20%的患者發(fā)生椎體骨折，其中相鄰椎體骨折占50%[8-10]。在對(duì)相鄰椎體骨折的進(jìn)一步機(jī)制研究中，不同學(xué)者的研究結(jié)論截然不同。Aquarius等[11]通過尸體生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)探究椎體強(qiáng)化對(duì)相鄰節(jié)段椎體的影響，結(jié)果表明，椎體強(qiáng)化并未使鄰近椎體終板的應(yīng)力峰值顯著升高，因此推測(cè)相鄰椎體繼發(fā)骨折的原因和椎體強(qiáng)化并無(wú)直接關(guān)聯(lián)；Berlemann等[12]則認(rèn)為，骨水泥灌注后椎體剛度的提高將顯著影響整個(gè)脊柱序列的力學(xué)傳導(dǎo)，終板的緩沖功能減弱，相鄰椎體椎間盤及終板應(yīng)力明顯增加，椎體骨折風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增加。3.2有限元分析與PKP生物力學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，有限元分析方法目前已被廣泛應(yīng)用于航天、土木工程和機(jī)械制造等領(lǐng)域，是一種有效、準(zhǔn)確和低成本的力學(xué)結(jié)構(gòu)分析方法[13]。同樣，在骨生物力學(xué)研究中，有限元方法也可對(duì)人體骨骼、肌肉和韌帶等組織進(jìn)行仿真分析，特別是在載荷作用下骨骼內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變分析方面，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)生物力學(xué)手段的不足，具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。Polikeit等[14]通過有限元分析法建立L2～L3椎體三維有限元模型，結(jié)果表明椎體強(qiáng)化術(shù)可有效增強(qiáng)骨折椎體的剛度和強(qiáng)度，但同時(shí)也增加了相鄰椎體終板的應(yīng)力峰值，并改變了相應(yīng)節(jié)段的力學(xué)傳導(dǎo)模式；徐暉等[3]建立T11～L2椎體的三維有限元模型，認(rèn)為PKP術(shù)后相鄰椎體終板應(yīng)力的增加與骨水泥填充量呈正相關(guān)，隨著骨水泥填充量的增加，PKP術(shù)后相鄰椎體骨折的概率隨之升高；方國(guó)芳等[15]建立L1～L2椎體的三維有限元模型，指出骨折椎體注入骨水泥后其應(yīng)力發(fā)生了轉(zhuǎn)移，終板應(yīng)力明顯減少，但手術(shù)對(duì)鄰近椎體的應(yīng)力分布和幅值影響不大。

圖5 不同增強(qiáng)方式下2組椎間盤應(yīng)力分布云圖

與有限元分析相比，傳統(tǒng)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)盡管從大體上對(duì)PKP術(shù)后相鄰結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性進(jìn)行了分析，但既往研究所獲得的有限數(shù)據(jù)尚不足以全面揭示其內(nèi)在的生物力學(xué)機(jī)制，也無(wú)法就術(shù)后相鄰椎體發(fā)生退行性改變和繼發(fā)骨折的機(jī)制得出明確結(jié)論。盡管如此，這些生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為

PKP進(jìn)一步的有限元建模提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本研究也正是基于這些數(shù)據(jù)建立了PKP三維有限元模型，并通過計(jì)算力學(xué)手段對(duì)不同增強(qiáng)方式術(shù)后椎體相鄰結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布特性展開深入分析，以此闡明不同椎體增強(qiáng)方式對(duì)相鄰結(jié)構(gòu)力學(xué)傳導(dǎo)模式的改變機(jī)制。

3.3 PKP不同增強(qiáng)方式對(duì)相鄰結(jié)構(gòu)生物力學(xué)的影響國(guó)內(nèi)外有不少學(xué)者圍繞椎體成形術(shù)骨水泥的用量和部位進(jìn)行相關(guān)研究[1,3,11,14-16]。骨水泥的彈性模量、容積和分布與鄰近椎體的退行性改變密切相關(guān)，但關(guān)于其理想用量和椎體強(qiáng)化的最佳部位尚無(wú)一致結(jié)論[1,17-19]。特別是對(duì)于椎體增強(qiáng)部位，既往文獻(xiàn)多以單側(cè)或雙側(cè)增強(qiáng)作為影響因素來(lái)研究鄰近椎體的應(yīng)力變化特點(diǎn)，而對(duì)于矢狀面前柱、中柱部位增強(qiáng)所產(chǎn)生的影響卻鮮有報(bào)道[20-21]。實(shí)際上，在整個(gè)脊柱結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)椎體在矢狀面的局部結(jié)構(gòu)剛度可對(duì)主應(yīng)力的傳遞方向產(chǎn)生顯著影響。因此，本研究圍繞椎體的前柱和中柱，采用有限元模擬方法對(duì)矢狀面的椎體增強(qiáng)方式展開探索，以此作為臨床上選擇合適椎體部位進(jìn)行定向增強(qiáng)的理論依據(jù)。

3.3.1 不同增強(qiáng)方式下相鄰椎體的最大應(yīng)力峰值

本研究所建立的有限元模型模擬了5種不同增強(qiáng)方式作用下T12～L2椎體的生物力學(xué)響應(yīng)情況。在軸向壓縮載荷下，不同增強(qiáng)方式對(duì)3個(gè)椎體的應(yīng)力峰值影響并不明顯。其中最大應(yīng)力峰值差異均未超過5%，表明椎體增強(qiáng)并不會(huì)顯著增加相鄰椎體的即時(shí)應(yīng)力峰值。這一結(jié)果和國(guó)內(nèi)外多個(gè)生物力學(xué)研究的結(jié)果基本一致[11,15]。然而，同樣也有不少大樣本量的隨機(jī)對(duì)照臨床研究指出，椎體增強(qiáng)術(shù)后相鄰椎體發(fā)生再骨折的風(fēng)險(xiǎn)顯著增高[22-23]。造成這一結(jié)論差異的原因可能來(lái)自多個(gè)方面。首先，椎體壓縮性骨折主要發(fā)生在伴骨質(zhì)疏松癥的中老年人群，此類患者通常需要長(zhǎng)期規(guī)范化治療。PKP在有效恢復(fù)椎體高度的同時(shí)，能夠大大緩解椎體骨折產(chǎn)生的局部疼痛，促進(jìn)患者早期下床恢復(fù)日?；顒?dòng)，而這一顯著的止痛效果易導(dǎo)致依從性差的患者中斷其骨質(zhì)疏松的后續(xù)治療，使骨質(zhì)疏松這一根本病因無(wú)法得到有效干預(yù)，導(dǎo)致相鄰椎體再骨折的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)無(wú)異于初次骨折。其次，本組研究建立的有限元模型并未考慮松質(zhì)骨的非均質(zhì)和非線性材料屬性，這與人體真實(shí)情況存在一定差異，而實(shí)際上，與椎體骨小梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度密切相關(guān)的非線性彈塑性分析需要較為準(zhǔn)確的活體骨組織測(cè)定數(shù)據(jù)，因此，要獲得與真實(shí)情況較為接近的計(jì)算結(jié)果并進(jìn)行臨床驗(yàn)證仍需要開展進(jìn)一步的基礎(chǔ)研究。再者，PKP術(shù)后椎體高度的恢復(fù)盡管可有效糾正椎體后凸畸形，但糾正效果未能精確控制，致使相應(yīng)節(jié)段的力學(xué)傳導(dǎo)機(jī)制可能與術(shù)前存在不同程度的差異。本研究有限元模型的分析結(jié)果是基于術(shù)后即時(shí)椎體位置狀態(tài)所得到的數(shù)據(jù)，無(wú)法反映術(shù)后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的力學(xué)傳導(dǎo)路徑變化，脊柱力學(xué)傳遞機(jī)制在術(shù)后呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)變化過程無(wú)法通過單次靜態(tài)有限元分析得到準(zhǔn)確反映。從這個(gè)意義上講，基于個(gè)體化動(dòng)態(tài)過程的有限元分析方法有望成為更加可靠的預(yù)測(cè)分析手段[24]。

3.3.2 不同增強(qiáng)方式對(duì)L1骨折椎體應(yīng)力峰值的影響 對(duì)于骨折椎體的應(yīng)力變化，本研究結(jié)果顯示，L1責(zé)任椎體在不同增強(qiáng)方式下呈現(xiàn)出顯著的應(yīng)力峰值改變，組間最大差異達(dá)到80.85%，這一結(jié)果和以往文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)論基本一致[15,17]。無(wú)論增強(qiáng)部位和增強(qiáng)范圍如何變化，骨水泥的彈性模量均顯著高于人體松質(zhì)骨[1,14]，在共同承擔(dān)軸向壓縮載荷的基礎(chǔ)上，骨水泥將承載更多的力學(xué)載荷，從而分?jǐn)偭肃徑Y(jié)構(gòu)的應(yīng)力，最終表現(xiàn)為另一種形式的應(yīng)力遮擋效應(yīng)[25]。本研究中的最低應(yīng)力峰值出現(xiàn)在全椎體增強(qiáng)組，基本符合生物力學(xué)基本規(guī)律，這意味著對(duì)于骨折椎體，傷椎術(shù)后發(fā)生再骨折的風(fēng)險(xiǎn)要顯著低于相鄰椎體，而這一結(jié)果也與劉健等[26]的研究一致。此外，不同的椎體增強(qiáng)方式對(duì)骨折椎體應(yīng)力峰值降低的幅度也有所不同。其中，全椎體增強(qiáng)對(duì)L1椎體應(yīng)力峰值的降低作用最大，而前中柱增強(qiáng)方式的應(yīng)力峰值下降幅度次之，前柱和前中柱兩種方式相比非增強(qiáng)組也有一定程度的下降。臨床上由于球囊擴(kuò)展范圍有限，PKP可增強(qiáng)的范圍無(wú)法達(dá)到PVP強(qiáng)化程度，但正因如此，也有效避免了骨水泥向椎管滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。本研究結(jié)果提示臨床上應(yīng)用PKP定向選擇椎體中前部進(jìn)行強(qiáng)化，有利于降低骨折椎體的應(yīng)力峰值，保證手術(shù)安全。

本研究存在一定的局限性。首先，對(duì)所建立的有限元模型進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，如椎間盤簡(jiǎn)化為各向同性、均質(zhì)的理想線彈性材料。由于模型所采用的載荷幅值為生理性載荷，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究已證實(shí)該載荷幅值下脊柱相關(guān)結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)為線彈性的特點(diǎn)，因此，適當(dāng)?shù)牟牧咸匦院?jiǎn)化已被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛認(rèn)同和接受[2,27]。其次，模型采用的不同部位增強(qiáng)方式是以椎體前后徑為參考進(jìn)行理想化劃分的，臨床上PKP手術(shù)操作尚難以達(dá)到在數(shù)字模型上模擬的精準(zhǔn)強(qiáng)化效果；本研究的5種強(qiáng)化方式也僅僅是PKP術(shù)中椎體強(qiáng)化方式的代表，更多的是作為指導(dǎo)PKP手術(shù)實(shí)施的理論依據(jù)之一。而未來(lái)基于個(gè)體化有限元分析方法和精準(zhǔn)外科導(dǎo)航技術(shù)的結(jié)合，將為臨床上椎體壓縮性骨折的個(gè)體化治療提供更為理想的方案。

總之，PKP術(shù)后短期內(nèi)并不會(huì)引起相鄰椎體和椎間盤結(jié)構(gòu)應(yīng)力峰值的顯著變化；而增強(qiáng)的目標(biāo)椎體在應(yīng)力峰值上將出現(xiàn)顯著的應(yīng)力下降，應(yīng)力下降的幅度與增強(qiáng)的部位和范圍密切相關(guān)。提示臨床上在保證PKP術(shù)中椎體高度恢復(fù)的前提下，定向選擇椎體前中柱進(jìn)行強(qiáng)化是一種安全有效的方式。

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（本文編輯：白朝暉）

第八期數(shù)字骨科技術(shù)（CAD-RP）應(yīng)用學(xué)習(xí)班暨第四屆廣總創(chuàng)傷骨科高峰論壇通知

為促進(jìn)數(shù)字骨科技術(shù)——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)-快速成型（computer assisted design-rapid prototyping，CAD-RP）技術(shù)的發(fā)展與普及，提高骨科醫(yī)師的數(shù)字骨科理論知識(shí)和實(shí)際操作水平，提升創(chuàng)傷骨科年輕醫(yī)師處理復(fù)雜創(chuàng)傷的理論與實(shí)踐能力，廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院骨科醫(yī)院定于2017年7月7至8日舉辦第八期數(shù)字骨科技術(shù)（CAD-RP）應(yīng)用學(xué)習(xí)班暨第四屆廣總創(chuàng)傷骨科高峰論壇。本次學(xué)習(xí)班由廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院骨科醫(yī)院章瑩及丁煥文教授主持，為國(guó)家級(jí)、全軍級(jí)和廣東省級(jí)繼續(xù)教育項(xiàng)目（8學(xué)分），歡迎各位骨科同仁參加。

學(xué)習(xí)班將由尹慶水、余斌、王鋼、黃楓、張?jiān)恰⑻迫?、李彬、陳斌、趙小文、葉哲偉、孫鴻濤、吳增暉、黃華揚(yáng)、章瑩、丁煥文等國(guó)內(nèi)數(shù)字骨科及創(chuàng)傷骨科領(lǐng)域權(quán)威專家教授理論課程，同時(shí)有興趣的學(xué)員還可安排術(shù)前計(jì)算機(jī)模擬演示、快速成型機(jī)工作流程及各類快速成型標(biāo)本展示等內(nèi)容（需報(bào)名時(shí)預(yù)約）。

學(xué)習(xí)班報(bào)名地點(diǎn)：廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院骨科醫(yī)院編輯部

授課地點(diǎn)：廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院六號(hào)樓（招待所）四樓第二教室

日程安排：7月7日14:30～17:30報(bào)到

7月8 日 理論授課

費(fèi)用：免注冊(cè)費(fèi)，住宿可統(tǒng)一安排（需提前預(yù)定），食宿費(fèi)用自理。

報(bào)名Email：gzzyy_gk@126.com（郵件主題請(qǐng)標(biāo)注“學(xué)習(xí)班報(bào)名”）

聯(lián)系人：麥小紅（020-36655321），李恒銳（020-88654551）

通信地址：510010廣州市流花路111號(hào)廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院骨科醫(yī)院

報(bào)名截止時(shí)間：2017年7月1日（限額50人，額滿即止）

Effects of various augmentation methods during PKP on the biomechanics of adjacent vertebral structures via finite element analysis

TANG Yongtao*,WEI Siqi,WU Changjun,OUYANG Hanbin,LIU Gang.
*Department of OrthopaedicsⅠ, People's Hospital of Guangming New Strict of Shenzhen City,Shenzhen,Guangdong 518106,China

OUYANG Hanbin,E-mail:robin85@163.com

Objective To investigate the effects of various augmentation methods during percutaneous kyphoplasty(PKP)on the biomechanics of adjacent vertebral structures.Methods A group of a volunteer's CT scan data was obtained for 3D reconstruction of spine,ranging from T12 to L2 vertebrae.A total of five models including three vertebrae and two intervertebral discs were established.Material properties assignment of all above structures,axial compressive load during mid-stance,and boundary conditions were set according toprevious studies.With regard to the L1 vertebrae,various augmentation methods during PKP,including non-augmentation,anterior column,anterior-middle column,middle column,and full vertebral augmentation, were simulated.Comparisons for the magnitude and distribution of peak von Mises stress among five groups were conducted.Results The maximal deviations of peak stress on the adjacent vertebra among five groups were all under 5%;A significant greater decrease up to 80.85%in peak stress was exhibited in the augmented L1 vertebra comparing to those non-augmented adjacent vertebrae;The maximal deviations of peak stress for the intervertebral discs of T12-L1 among the five groups were 5.9%,and 2.1%for L1-L2 respectively.Conclusions In the early stage after PKP,no significant change of peak stress was observed in the adjacent vertebral structures under the static vertical load.However,a significant decrease of peak stress was found in the augmented vertebra,and the decrease magnitude showed a significant correlation to both location and volume of the augmentation.

Thoracic vertebrae;Lumbar vertebrae;Intervertebral disk;Spine fractures;Osteoporosis; Vertebroplasty;Bone cements;Biomechanics;Finite element analysis;Stress,mechanical

R687.42，R683.2，R356.1

：A

：1674-666X(2017)03-167-08

2017-02-28；

2017-04-10）

10.3969/j.issn.1674-666X.2017.03.006

深圳市衛(wèi)生計(jì)生系統(tǒng)科研項(xiàng)目（201402143）

518106廣東，深圳市光明新區(qū)人民醫(yī)院骨一科（唐勇濤，魏思奇，吳長(zhǎng)軍，劉崗）；510515廣州，南方醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室（歐陽(yáng)漢斌）

歐陽(yáng)漢斌，E-mail：robin85@163.com