零切迹固定系统在部分钩椎关节切除的双节段颈前路椎间盘切除融合术中的生物力学安全性评估：有限元分析

《BMC Musculoskeletal Disorders》：Is zero-profile fixation safe in consecutive two-level anterior cervical discectomy and fusion with partial uncinate resection? A finite element analysis

本研究针对颈前路椎间盘切除融合术(ACDF)中钩椎关节切除范围存在争议的临床难题，通过有限元分析评估零切迹(ZP)固定系统在C4-C6双节段ACDF联合不同范围单侧钩椎关节切除(UPR)的生物力学性能。结果表明30% UPR时ZP固定生物力学参数变化可控，而50% UPR会导致活动度(ROM)增加29.4%、螺钉应力上升47.1%、cage应力增加90.0%，提示广泛UPR需谨慎使用ZP固定。该研究为术中UPR范围决策提供了生物力学依据。

　　

在颈椎退行性疾病的治疗中，颈前路椎间盘切除融合术(ACDF)已成为缓解神经根压迫、实现节段稳定的标准术式。然而，当患者因钩椎关节增生导致椎间孔狭窄时，单纯椎间盘切除往往难以充分减压，此时需要切除部分钩椎关节(UPR)来恢复椎间孔通畅度。但切除这个特殊解剖结构就像拆除房屋的承重墙——钩椎关节作为限制颈椎侧屈和旋转的重要稳定结构，其切除范围与术后稳定性之间的平衡始终是脊柱外科医生面临的临床难题。

传统ACDF多采用cage联合前路钢板的双构件系统，而近年来零切迹(ZP)固定系统因其将cage与前路螺钉集成的一体化设计，可避免钢板突出相关吞咽困难等并发症，在单节段ACDF中展现出良好疗效。但ZP系统在需要广泛UPR的双节段ACDF中是否仍能提供足够的生物力学稳定性？这个问题如同悬在医生心头的一把达摩克利斯之剑，制约着新技术的推广应用。特别是当连续两个节段都需要进行UPR时，ZP这种低切迹设计能否承受住生物力学挑战，直接关系到手术成败和患者远期疗效。

为解答这一关键问题，吴宁团队在《BMC Musculoskeletal Disorders》发表最新研究，通过计算机模拟技术揭示了不同范围UPR对ZP固定系统生物力学性能的影响规律。研究人员建立了一个经过验证的C2-T1颈椎三维有限元模型，模拟C4-C6双节段ACDF手术，重点比较三种单侧UPR条件(0%、30%、50%)下ZP固定系统的生物力学表现。

关键技术方法包括：1）基于既往验证的C2-T1颈椎有限元模型进行手术模拟；2）通过体积计算精确定义30%和50% UPR范围（保留内侧/后侧支撑结构）；3）采用通用ZP锚定式融合器模型（集成cage与前路螺钉）；4）在73.6N轴向载荷和±2N·m扭矩下分析六种生理运动（屈伸、侧屈、旋转）的生物力学参数。

范围 of motion结果显示UPR范围与节段稳定性呈剂量依赖性关系。在50% UPR模型中，C4/5节段屈曲活动度(ROM)增加29.4%，侧屈ROM增加16.7%，相邻节段(C3/4和C6/7)也出现ROM升高，表明节段刚性下降和代偿运动增加。

内植物应力分析发现固定部件应力显著上升。50% UPR时螺钉峰值应力增加47.1%，cage应力增加90.0%（屈曲状态下从72.2MPa升至137.2MPa）。

终板应力分布表明生物力学负荷重新分布。C5上终板和C6下终板在侧屈时应力分别增加41.5%和20.3%，提示骨-内植物界面负荷加重。

椎体应力变化显示 cancellous bone（松质骨）应力普遍上升。C5椎体在50% UPR时伸展应力增加70.0%，屈曲应力增加76.9%，旋转应力增加约40%。

相邻节段椎间盘压力(IDP) 随UPR范围扩大而增加，C6/7节段在伸展时IDP升高90.3%，反映负荷向非融合节段转移。

最大位移分析揭示结构完整性逐步受损。50% UPR时屈曲位移增加50.0%，轴向旋转位移增加48.8%，直观体现构造刚度下降。

研究结论明确指出，有限UPR(约30%)时ZP固定仅引起轻微的运动、应力和位移变化，生物力学性能保持在可接受范围内；而广泛UPR(≥50%)会显著损害双节段ACDF中使用ZP固定的生物力学稳定性，增加内植物和相邻节段的机械负荷。这一发现为临床实践提供了明确的阈值指导：当UPR限制在30%以内时，ZP固定是可接受的选择；但当需要更大范围切除时，医生应考虑补充固定策略或替代系统。

该研究的科学意义在于首次通过有限元分析量化了双节段ACDF中UPR范围与ZP固定稳定性之间的定量关系，为术前规划提供了生物力学依据。临床指导价值体现在：对于骨质疏松、多节段后凸、高BMI或重度吸烟等特殊人群，建议采用增强型固定方案；无论选择何种构造，都应最大化终板覆盖面积、避免过度撑开以减轻终板应力。这些基于计算机模型的推断为后续靶向台架试验和前瞻性临床随访奠定了基础，将推动颈椎手术精准化发展。