脊柱侧凸矫形术中连续与间隔椎弓根螺钉配置的生物力学效应及双几何螺钉设计的有限元分析与优化

为解决脊柱侧凸矫形术中螺钉配置的力学优化问题，研究人员通过有限元分析(FEA)对比了连续与间隔椎弓根螺钉配置的生物力学性能，并创新性提出双几何(锥-柱过渡)螺钉设计。结果显示：连续配置使位移降低43.5%(1.33 mm vs 2.36 mm)，螺钉应力下降29.7%(444.08 MPa vs 631.35 MPa)；新型螺钉可显著降低钻孔应力(16.5%, p<0.05)和位移异质性(22.4%)，为临床矫形策略提供了重要生物力学依据。

　　

这项研究通过构建患者特异性T11-L5脊柱侧凸有限元模型(FEA)，深入探究了连续排列与间隔分布的椎弓根螺钉在矫形手术中的力学表现。令人振奋的是，紧密排列的螺钉阵容展现出惊人的协同效应——不仅将脊柱位移压制到1.33毫米(降幅达43.5%)，更让螺钉承受的应力值从631兆帕骤降至444兆帕。

研究团队匠心独运地开发出革命性的双几何螺钉(tapered-cylindrical transition)，这种"上锥下柱"的混血设计在实验中大放异彩：钻孔时的组织应力直降16.5%(p<0.05)，更巧妙地将位移差异缩小22.4%。这些数据生动诠释了连续螺钉组通过力学传导网络形成的"多米诺骨牌效应"，而创新的双几何结构则像智能缓冲器般有效缓解了骨-螺钉界面的微损伤。

这项研究为脊柱外科医生提供了精确的力学导航图：当需要最大稳定性时，连续螺钉阵列是理想选择；而追求减少组织创伤时，新型双几何螺钉展现出独特优势。这些发现或将重新定义未来脊柱矫形器械的设计标准。