三种内固定技术在腰椎间融合中对邻近节段退变生物力学的影响

背景：改良皮质骨轨迹技术由作者团队在2019年提出，是在传统皮质骨轨迹技术基础上的重要改良，先前的研究已充分展示了该技术在固定节段所具备的优良生物力学性能。然而，关于改良皮质骨轨迹技术在邻近节段退变中的具体生物力学变化，尤其是在后路腰椎间融合和经椎间孔腰椎间融合术式下，对邻近节段活动度及椎间盘应力的影响，目前尚缺乏深入系统的研究。目的：探讨改良皮质骨轨迹技术在后路腰椎间融合和经椎间孔腰椎间融合术中对邻近节段退变生物力学的影响。方法：对3具人体尸体标本进行CT扫描，建立并验证3种L1-S1腰椎三维有限元模型,在每个模型中的L4-L5节段模拟行后路腰椎间融合或经椎间孔腰椎间融合术，并分别用3种内固定技术（改良皮质骨轨迹、皮质骨轨迹、传统椎弓根螺钉）固定住L4-L5节段。在L1椎体表面上加载垂直向下400 N的压缩力和7.5 N的扭矩后，记录在模拟脊柱的前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转等6种工况时L3-4、L5-S1节段的活动度及椎间盘最大应力，比较并分析3种内固定技术在两种融合术中对邻近节段退变的影响。结果与结论：（1）在后路腰椎间融合模型中，改良皮质骨轨迹螺钉组较皮质骨轨迹、传统椎弓根螺钉组在6种工况时的邻近节段（L3-L4,L5-S1）活动度均有所减少；改良皮质骨轨迹螺钉组较传统椎弓根螺钉组在后伸时的上位邻近节段（L3-L4）椎间盘最大应力显著减少（P=0.005），而在下位邻近节段（L5-S1）椎间盘应力表现出较大的分散性；皮质骨轨迹螺钉组与传统椎弓根螺钉组相比同样在后伸时显著减少（P=0.03）；（2）相比于经椎间孔腰椎间融合模型，改良皮质骨轨迹、皮质骨轨迹、传统椎弓根螺钉3种内固定技术在后路腰椎间融合模型中6种工况下的下位邻近节段（L5-S1）活动度表现出减少的趋势，而上下位邻近节段（L3-L4,L5-S1）椎间盘最大应力均表现出了增加的趋势；（3）提示在后路腰椎间融合模型中，改良皮质骨轨迹技术展现出更优的生物力学特性，尤其在减少邻近节段活动度方面表现显著，有助于减轻邻近节段退变风险。