零成形前路颈椎间盘切除融合不同固定构型生物力学特性的有限元比较研究

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：Biomechanical comparison of two-, three-, and four-screw zero-profile ACDF constructs: effects of screw number and orientation

　　

摘要

背景

零成形前路颈椎间盘切除融合（ACDF）固定在螺钉数量和螺钉轨迹方面存在差异，但其对即刻稳定性和载荷传递的影响尚不明确。本研究比较了双螺钉、三螺钉和四螺钉固定构型，并考察了中间螺钉的朝向。

材料与方法

采用经过验证的C2-C7有限元模型，模拟单节段C4-C5 ACDF的五种零成形配置：一种双螺钉构型、两种中间螺钉朝向分别为头侧或尾侧的三螺钉构型，以及采用同样两种朝向的四螺钉构型。在屈曲、伸展、侧屈和轴向旋转条件下，评估C4-C5活动度（ROM）以及C3-C4和C5-C6相邻椎间盘和固定系统的峰值冯·米塞斯应力。

结果

所有构型均将C4-C5活动度降低至0.080–0.852度，相对于完整模型降低了83.2%–98.4%。在每种载荷模式下，双螺钉构型的固定系统应力最高：屈曲时84.974 MPa，伸展时84.818 MPa，侧屈时109.190 MPa，轴向旋转时94.848 MPa。与尾侧朝向相比，中间螺钉头侧朝向在三螺钉设计中将固定系统应力降低了6.9%–18.0%，在四螺钉设计中降低了9.3%–23.0%。相邻椎间盘的应力变化因运动类型、节段和构型而异，未呈现统一的螺钉数量或朝向趋势。

结论

尽管所有构型均提供了较强的即刻运动限制，但在全部四种载荷模式下，双螺钉构型的固定系统应力最高。在当前建模条件下，中间螺钉朝头侧方向在三螺钉和四螺钉设计中的固定系统应力均有所降低，但在C4-C5活动度或相邻椎间盘应力方面未呈现统一的优越性。