基于应力引导的C1侧块螺钉轨迹有限元分析：优化上颈椎稳定性的几何学方法

本研究针对C1（寰椎）侧块螺钉植入术中因解剖变异导致的血管神经损伤风险，通过80例无颈椎病变患者的CT数据构建3D模型，采用有限元分析（FEA）结合几何学方法，确定了螺钉最佳入路点（中线距离20.27±1.48mm）、内倾角（20.75±3.84°）和长度（21.16±2.37mm），为临床提供安全可靠的个性化手术方案。

　　

在脊柱外科领域，C1（寰椎）侧块螺钉固定术已成为治疗上颈椎不稳定的重要手段，但这项技术犹如在"解剖雷区"穿行——椎动脉、脊髓和丰富的静脉丛如同隐藏的暗礁，稍有不慎就会导致灾难性后果。更棘手的是，目前学术界对螺钉的理想植入角度和位置仍存在争议，传统方法依赖术者经验，缺乏量化标准。这种不确定性使得许多外科医生在手术时如履薄冰，尤其面对解剖变异的患者时。正是为了解决这一临床困境，来自 Necmettin Erbakan大学和Hitit大学的研究团队开展了一项创新性研究，他们另辟蹊径地将工程学领域的有限元分析（FEA）技术与解剖学测量相结合，为这个争议多年的问题提供了科学答案。这项发表在《Journal of Orthopaedics》上的研究，很可能成为改变临床实践的关键转折点。

研究团队采用了多学科交叉的研究策略。首先收集80例无颈椎病变患者的薄层CT数据（层厚0.1mm），按年龄（18-40岁和40-80岁）和性别均衡分组建立3D模型。通过几何学方法计算螺钉轨迹参数后，创新性地引入有限元分析技术，模拟不同角度和位置的螺钉在承受拔出力时的应力分布特征，从而确定力学性能最优的植入方案。这种将生物力学分析与临床解剖学相结合的创新方法，使得研究结果既符合工程学原理，又具备临床可操作性。

【RESULTS】部分揭示了多项关键发现：通过精确测量建立的参考坐标系显示，最佳螺钉入点位于中线外侧20.27±1.48mm处，这个位置能有效避开椎动脉沟。有限元分析证实，20.75±3.84°的内倾角可在避免椎动脉损伤的同时确保最大把持力。令人意外的是，研究还发现上倾角对应力分布影响甚微，这为术者提供了更大的操作自由度。基于这些参数计算出的理想螺钉长度为21.16±2.37mm，这个数值恰好能穿透侧块达到最佳固定效果而不穿透前皮质。特别值得注意的是，这些参数在不同年龄和性别组间无显著差异，说明该方案具有广泛适用性。

【DISCUSSION】部分深入阐释了这些发现的临床价值。与既往研究相比，这项工作的突破性在于首次通过应力分布这一客观指标验证了螺钉轨迹的合理性，而非依赖主观的解剖标志判断。研究团队特别指出，他们采用的Lee等人提出的参考点系统经有限元验证确实可靠，这解决了长期以来关于参考点选择的争议。对于临床最关心的椎动脉损伤风险，数据分析表明按推荐角度植入时，螺钉与椎动脉的安全距离可保持在2mm以上。在讨论手术技巧时，作者强调适度内倾比过度内倾更安全——这与传统认知形成有趣对比，因为许多医生习惯性采用更大内倾角"以求保险"，但研究显示这反而会增加侧块内侧皮质的应力集中。

这项研究的结论部分充满临床洞见：通过计算机辅助设计和力学仿真，首次建立了C1侧块螺钉植入的量化标准体系。这不仅为缺乏经验的年轻医生提供了明确的操作指南，更重要的是，其采用的"几何学+有限元"双验证模式为其他脊柱内固定技术的研究树立了新范式。正如作者所言，在颈椎外科这个要求"毫米级精度"的领域，这种基于客观数据的决策方法，远比依赖主观经验更为可靠。该研究的实际意义还体现在：使术前CT评估的价值从单纯的解剖观察升级为可进行个性化手术规划的工具，既避免了额外的血管造影检查，又提高了手术安全性。随着3D打印和导航技术的发展，这项研究的成果很可能成为未来智能化脊柱手术系统的核心算法基础。