1. 內蒙古醫(yī)科大學，內蒙古 呼和浩特 010000；2. 內蒙古醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院脊柱外科，內蒙古 呼和浩特 010030）

摘要：目前退行性脊柱側彎患者的主要治療方法是手術治療，由于退行性脊柱側彎患者脊柱結構及癥狀的復雜性，使得其手術方案的制定顯得尤為重要。有限元分析技術可以將患者術前及術后的 CT 圖像利用計算機軟件網格化后重建成三維圖像，并進行生物力學分析。運用有限元分析法研究退行性脊柱側彎患者術前與術后的脊柱受力情況的對比，分析不同固定方式釘棒系統(tǒng)在術后患者脊柱中的受力情況，并通過數據分析來指導患者在康復鍛煉及日常生活中脊柱活動的注意事項，為患者提供個體化的康復指導，避免遠期因不科學的康復鍛煉及生活習慣所導致的術后并發(fā)癥，如釘棒疲勞斷裂，近端交界性后凸、假關節(jié)形成、內固定失敗等，在保證患者生活質量的同時最大可能的避免遠期并發(fā)癥的出現。

關鍵詞：有限元；脊柱側凸；術后康復；生物力學

1?退行性脊柱側彎發(fā)病原因的研究現狀

退變性脊柱側彎是指人成年后因脊柱退行性改變而出現的脊柱側彎畸形；其納入標準為：（1）青少年期無測凸病史；（2）病情發(fā)展緩慢，逐漸形成；（3）測彎頂點常常在 L2、L3 水平 4、腰椎側凸 Cobb’s 角度多為 10°-40°，極少大于 60°。退行性脊柱側彎的病理機制較為復雜，其與人體腰椎結構的退行性改變密切相關。1969 年 Vanderpool[1] 等根據其實驗結果（實驗組患病率是對照組的 6 倍）提出退行性脊柱側彎與骨質疏松有密切關系。但是該項研究結果并未得到廣泛認可，Robin[2] 等對 554 例 50-84 歲患者的隨訪中，有 394 位患者患有不同程度的腰椎側凸，其結果并不支持骨質疏松與脊柱側彎有明顯相關性。研究者們 [3-5] 普遍認為造成退行性脊柱側彎形成的原因主要是椎間盤的不對稱性塌陷、小關節(jié)的肥厚內聚以及旋轉性半脫位，椎間盤的不對稱性退變及高度丟失導致椎體各結構應力改變，關節(jié)突關節(jié)面磨損的方向改變，小關節(jié)增生，內聚，變形，這種改變使得椎體傾斜和異?；顒樱辜怪兊貌环€(wěn)，椎體發(fā)生側移、旋轉性半脫位，最終形成腰椎側凸。同時應力改變與間盤不對稱性退變在 DDS患者疾病發(fā)生發(fā)展過程中互為因果，形成惡性循環(huán)，使得病情不斷進展惡化，直到邊緣骨贅形成，使得脊柱系統(tǒng)通過骨贅形成代償性的穩(wěn)定系統(tǒng)后才會稍有減緩。椎體局部的側方半脫位、前后移位、旋轉畸形等改變加重了腰椎畸形。以上這些病理性改變，伴隨黃韌帶和關節(jié)囊的肥厚鈣化導致側隱窩和椎間孔狹窄不斷進展，最終導致根性或神經源性跛行。

2?退變性脊柱側彎的治療及遠期并發(fā)癥的研究進展

退變性脊柱側彎的治療，首要目標是緩解患者癥狀，如腰背痛、下肢放射痛，其 宗旨是在緩解患者病痛的同時最大可能的進行矯形，相較于青少年的特發(fā)性脊柱側彎并不追求完全的矯形，尤其是成年僵硬型的退行性脊柱側彎，而是將解除合并癥放在首位，如椎管狹窄、椎間盤突出或椎體滑脫等 [6]。與青少年特發(fā)性脊柱側彎不同，退行性脊柱側彎與年齡、激素水平、骨密度等因素密不可分?，F行治療方法主要是手術治療，從固定階段的長短主要分為長階段固定和短階段固定兩種。近年，關于國際上關于 ADS 術后并癥建立了完整的分類體系，研究人員們 [6-8] 將手術并發(fā)癥分為十類。每個分類中，延長住院時間及需要有創(chuàng)治療的定義為主要并發(fā)癥，其余則為并發(fā)癥。而遠期并發(fā)癥主要有兩種，即與內置器械相關和與影像學相關，與內置器械相關的并發(fā)癥有橫連鉤脫落、矯形棒脫落（斷裂）、椎弓螺釘斷裂、椎間融合器斷裂、移位等；次要并發(fā)癥有橫聯(lián)脫落、融合器下沉椎椎弓根螺釘位置不良、松動、螺定移位、與內置器械相關的疼痛及突起 [7]；影像學相關并發(fā)癥中的主要并發(fā)癥有，需再次手術治療的交界性后凸以及假關節(jié)形成等，次要并發(fā)癥包括無臨床癥狀的交界性后凸、矢狀 / 冠狀面失平衡、側彎失代償、相鄰階段退變等 [8]。

3?有限元法在脊柱生物力學的研究進展

Belytschko 等于 1973 年首先將有限元法 [9] 應用于脊柱生物力學研究中，而 Hkami 和 King[10] 將后部附件加入了單節(jié)腰椎模型中，分析了脊柱在靜止和運動狀態(tài)下的生物力學。有限元法是以數學形式將脊柱的結構形狀、材料性能、載荷邊界條件等概括出來，通過改變其中任一參數以觀察其對整個結構的影響。現如今有限元法越來越多的應用于各種脊柱疾患的生物力學分析，內固定器械作用原理，手術方案制定，及手術療效評估當中。近年來，有限元模型的建模方法已逐漸成熟穩(wěn)定，當前的研究更趨向于對不同脊柱疾病的個體化，細致化分析，各種相關疾病的有限元方面的研究成果也越來越多的見于報道中。2004 年 Adam[11] 等利用特發(fā)性脊柱側彎患者術前 CT 資料建立了有限元模型，并對矯形手術進行了模擬分析，結合術后療效，認為該方法可以很好的預測手術療效；2010 年汪學松 [12] 等運用有限元法對一例青少年特發(fā)性雙彎型 PUMC Ⅱ d2 脊柱側凸女性患者的 脊柱進行研究，通過該方法進行手術方案模擬并對三種不同手術方案的矯形效果進行力學分析，得出雙彎矯形 ] 單純上胸彎矯形﹥單純下腰彎矯形。之后對于不同類型的特發(fā)性脊柱側彎患者的類似分析不斷涌現在各類文獻中。2016[13] 年鄧海棠等運用有限元法分析了單階段胸腰椎骨折術后椎弓根釘應力分布，并得出不同固定方式在不同運動狀態(tài)下的內固定器械應力分布情況及穩(wěn)定性差異，其研究結果顯示 6 釘2棒傷椎雙側固定在 5種骨折固定方式中具有最好的穩(wěn)定性，4 釘 2 棒傷椎雙側固定的穩(wěn)定性最差。有限元分析在脊柱退行性變方面也有較為廣泛的研究，2009 年 Ruberte[14] 等建立了 L4- L5 和 L5- S1 階段的有限元模型，用于分析不同載荷下的椎間盤應力變化情況，并得出在椎間盤退變過程中應力由最初的集中于髓核變?yōu)榧杏谒闹芾w維環(huán)的結論。2013年鄭潔 [15] 等對退變性脊柱側彎進行了有限元分析，在不同工況下對模型進行加載，計算分析了脊柱的活動度，椎體椎間盤及關節(jié)突軟骨的應力分布情況，得出在旋轉工況下關節(jié)突軟骨應力最為集中，后伸次之，側彎的頂點更容易出現應力集中，后伸和旋轉運動可加重退變性脊柱側彎的發(fā)展。由此可見有限元分析法在脊柱手術方面的應用已經日趨成熟，在術前規(guī)劃及預后分析方面國內外取得了很多研究成果。但當今的主要成果都集中在術前模擬規(guī)劃及根據模擬得來的數據進行的預后分析方面，而將這種方法運用于脊柱手術患者術后脊柱真實受力情況的對比還鮮有文獻報道。

4?總結

現如今有限元分析技術在醫(yī)學方面的應用已日趨成熟，通過模型模擬出術后患者在不同體位下脊柱受力及釘棒器械的受力情況已成為可能。在脊柱矯形術中每位患者的側彎矯形程度、椎體旋轉程度的矯正、后凸畸形的矯正因為各種原因肯定會各有不同，而有限元分析技術為每位患者進行個體化的術后康復指導提供了科學的依據，使患者受到最專業(yè)的指導與康復。

參考文獻：略

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針對骨學、關節(jié)外科、普外科、囗腔科等提供醫(yī)學力學有限元分析仿真、培訓、臨床手術模擬分析等；代做有限元：脊椎、腰椎、頸椎、上下肢、假肢、前臂、血管支架、牙齒、骨關節(jié)等；服務對象：各省市、自治區(qū)從事運動生物力學、生物醫(yī)學工程、基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學、囗腔力學、骨骼力學的教學、研究與應用的教師、科研工作者、各級教練員等方面的相關人員；國內各重點大學、科研院所相關研究領域的博士、碩士相關研究生和學者等。

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