椎弓根螺钉固定系统以其优良的生物力学稳定性，利于维持脊柱正常序列、重建序列稳定及促进融合，成为腰椎融合手术疗效的关键。但是，因椎弓根螺钉松动、退出或断钉等并发症导致内固定失败的病例并不少见，且这种情况在老年患者中更为多见。现有研究认为，伴有骨质疏松症或腰椎退变性不稳的老年患者，需要更强大的内固定把持力及稳定性来维持术后脊柱稳定。多年以来，学者们试图通过改良螺钉设计或使用骨水泥等方式增加螺钉把持力及稳定性。不过前者对于严重骨质疏松患者的使用效果仍不甚理想，而后者材料本身重塑形能力有限并有一定的使用风险和生物毒性，在实际临床应用上有一定局限性。
      2009年，Santoni等报道了一项新方法—皮质骨钉道（corticalbonetrajectory，CBT），试图通过改变钉道以增加螺钉在钉道中的把持力。相比于传统椎弓根钉道（traditionaltrajectory，TT）利用椎弓根长轴作为通道，CBT偏外及上倾置钉可更大程度地利用椎弓根复合体的皮质骨部分，保证螺钉更多表面部分与皮质骨相互嵌合。并在随后的生物力学研究中证实其生物力学特性与TT螺钉相仿。
      但是，目前对于螺钉生物力学特性的研究较少且结果不一，两种螺钉在骨质疏松症患者椎体中稳定性的生物力学效应方面的研究较少。本文通过三维有限元分析建立骨质疏松症患者腰椎椎体模型，比较CBT和TT在腰椎模型抗拔出力及稳定性方面的差异，旨在明确CBT螺钉的优势与不足，为临床应用CBT螺钉提供理论依据。
      纳入标准：（1）骨密度T值＜-2.5SD；（2）女性骨质疏松症患者。排除标准：（1）伴有腰椎疾病；（2）既往有腰椎手术史；（3）其他各种原因所致的继发性骨质疏松症（如甲状旁腺功能亢进和多发性骨髓瘤、骨质软化症、肾性骨营养不良、儿童的成骨不全、转移瘤、白血病以及淋巴瘤等）。
      回顾性选取复旦大学附属华山医院2015年3月至9月门诊就诊的符合纳入及排除标准的骨质疏松症患者7例，年龄57～63岁，平均（61.4±3.1）岁，均为女性，身高145～171cm，平均（154.3±13.2）cm，体重48～69kg，平均（57.4±10.9）kg。
      使用256排螺旋CT机（PHILIPS公司，荷兰）对患者腰椎进行扫描，得到层厚为1.25mm的连续断层扫描，以DICOM格式输出将腰4椎体图像并保存。采用Mimics（马瑞斯公司，比利时）建立模型，Abaqus（达索系统，法国）划分网格和进行有限元模拟。得到所需要的模型后，在Mimics中对几何结构进行网格划分，根据下面的腰椎属性经验公式及CT值进行材料属性设定，密度ρ=1.112×HU＋47（HU为亨氏单位）。
      本实验模拟Medtronic公司椎弓根螺钉，分为TT螺钉组和CBT螺钉组。TT螺钉直径为6.5mm、长度为45mm，CBT螺钉直径为5.0mm、长度为35mm。设定螺钉弹性模量为220000MPa，密度为8000kg/m3。TT螺钉的进钉点及方向为沿椎弓根解剖轴进钉，平行于椎体上下终板。根据既往文献研究，CBT螺钉进钉点为上关节突关节中垂线与同侧横突下1mm水平线交点，进钉方向为左侧11点方向置钉、右侧1点方向置钉，外偏角度为10°、头倾角25°
      两种螺钉得到所需要的三维几何模型后，使用Abaqus对椎体模型进行布尔运算，切除钢钉所在位置体积，得到螺钉与椎体骨的接触面。接着对螺钉与椎体骨的接触面设置考虑螺纹表面与表面接触作用。本文从三个方面验证有限元建模的有效性：（1）有限元模型自身检验，包括CT分辨率较高、骨质属性按实际情况定义、置钉方向与临床实际相符；（2）采用的计算方法为通用方法，经过了大量验证；（3）我们施加载荷后的计算结果与现有研究结果在一定范围内相符，如在抗拔出力及螺钉稳定性结果与Perez-Orribo等和Matsukawa等研究中得出结果相似。

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