Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Số lượng thanh có quan trọng không? Phân tích phần tử hữu hạn với 4-, 5- và 6-thanh trong khớp nối cắt xương cột sống thắt lưng
Spine Deformity - 2022
Tóm tắt
Để đánh giá cơ sinh học của một khớp nối cắt xương cột sống thắt lưng (PSO) được ổn định với các cấu trúc đa thanh khác nhau (4-, 5-, 6-thanh) sử dụng các thanh vệ tinh và thanh phụ. Một mô hình phần tử hữu hạn đã được xác thực với một PSO L3 được sử dụng để đánh giá các cấu trúc sau: 2 thanh chính T10-xương chậu (“Kiểm soát”), hai thanh vệ tinh (4-thanh), hai thanh vệ tinh + một thanh phụ (5-thanh), hoặc hai thanh vệ tinh + hai thanh phụ (6-thanh). Dữ liệu đã ghi nhận bao gồm: Phạm vi chuyển động (ROM) T10-S1 và L2-L4, căng thẳng von Mises trên các thanh chính, thanh vệ tinh và thanh phụ, hệ số an toàn căng thẳng cho phép, và lực tác động trên bề mặt PSO. Tính toán sự khác biệt phần trăm so với nhóm Kiểm soát. So với nhóm Kiểm soát, 4-thanh làm tăng độ gập và mở của PSO. Phạm vi chuyển động PSO thấp hơn được quan sát ở 5-thanh và 6-thanh so với 4-thanh. Tuy nhiên, 4-thanh (348,6 N) và 5-thanh (343,2 N) cho thấy lực PSO cao hơn so với 2-thanh (336 N) và 6-thanh có lực PSO thấp hơn (324,2 N). 5-thanh và 6-thanh dẫn đến căng thẳng von Mises thấp nhất trên các thanh PSO. 6-thanh có hệ số an toàn cao nhất đối với các thanh chính. Trong phân tích phần tử hữu hạn này, 4-thanh làm giảm căng thẳng trên các thanh chính trong một PSO thắt lưng. Mặc dù độ cứng tăng lên do 5-thanh và 6-thanh làm giảm căng thẳng của thanh, nhưng nó dẫn đến việc chuyển tải lực kém hơn đến cột sống trước (đặc biệt là cho 6-thanh), điều này có thể không có lợi cho quá trình hồi phục của cột sống trước. Một sự cân bằng giữa độ cứng của cấu trúc và việc chia sẻ tải phía trước là rất cần thiết.
Từ khóa
#Biomechanics #lumbar PSO #multi-rod constructs #finite element analysis #load sharingTài liệu tham khảo
Smith JS, Shaffrey CI, Klineberg E et al (2017) Complication rates associated with 3-column osteotomy in 82 adult spinal deformity patients: retrospective review of a prospectively collected multicenter consecutive series with 2-year follow-up. J Neurosurg Spine 27(4):444–457
Smith JS, Shaffrey E, Klineberg E et al (2014) Prospective multicenter assessment of risk factors for rod fracture following surgery for adult spinal deformity. J Neurosurg Spine 21(6):994–1003
Smith JS, Shaffrey CI, Ames CP et al (2012) Assessment of symptomatic rod fracture after posterior instrumented fusion for adult spinal deformity. Neurosurgery 71(4):862–867
Kim YJ, Bridwell KH, Lenke LG et al (2007) Results of lumbar pedicle subtraction osteotomies for fixed sagittal imbalance: a minimum 5-year follow-up study. Spine (Phila Pa 1976) 32(20):2189–2197
Bridwell KH, Lewis SJ, Lenke LG et al (2003) Pedicle subtraction osteotomy for the treatment of fixed sagittal imbalance. J Bone Joint Surg Am 85(3):454–463
Gupta S, Eksi MS, Ames CP et al (2018) A novel 4-rod technique offers potential to reduce rod breakage and pseudarthrosis in pedicle subtraction osteotomies for adult spinal deformity correction. Oper Neurosurg (Hagerstown) 14(4):449–456
Hyun SJ, Lenke LG, Kim YC et al (2014) Comparison of standard 2-rod constructs to multiple-rod constructs for fixation across 3-column spinal osteotomies. Spine (Phila Pa 1976) 39(22):1899–1904
Hallager DW, Gehrchen M, Dahl B et al (2016) Use of supplemental short pre-contoured accessory rods and cobalt chrome alloy posterior rods reduces primary rod strain and range of motion across the pedicle subtraction osteotomy level: an in vitro biomechanical study. Spine (Phila Pa 1976) 41(7):E388–E395
La Barbera L, Brayda-Bruno M, Liebsch C et al (2018) Biomechanical advantages of supplemental accessory and satellite rods with and without interbody cages implantation for the stabilization of pedicle subtraction osteotomy. Eur Spine J 27(9):2357–2366
Gelb DE, Tareen J, Jazini E et al (2021) Comprehensive evaluation of accessory rod position, rod material and diameter, use of cross-connectors, and anterior column support in a pedicle subtraction osteotomy model: part I: effects on apical rod strain: an in vitro and in silico biomechanical study. Spine (Phila Pa 1976) 46(1):E1–E11
Jazini E, Gelb DE, Tareen J et al (2021) Comprehensive in silico evaluation of accessory rod position, rod material and diameter, use of cross-connectors, and anterior column support in a pedicle subtraction osteotomy model: part II: effects on lumbosacral rod and screw strain. Spine (Phila Pa 1976) 46(1):E12–E22
Deviren V, Tang JA, Scheer JK et al (2012) Construct rigidity after fatigue loading in pedicle subtraction osteotomy with or without adjacent interbody structural cages. Global Spine J 2(4):213–220
Luca A, Ottardi C, Sasso M et al (2017) Instrumentation failure following pedicle subtraction osteotomy: the role of rod material, diameter, and multi-rod constructs. Eur Spine J 26(3):764–770
Bourghli A, Boissière L, Kieser D et al (2021) Multiple-rod constructs do not reduce pseudarthrosis and rod fracture after pedicle subtraction osteotomy for adult spinal deformity correction but improve quality of life. Neurospine 18(4):816–823
El Dafrawy MH, Adogwa O, Wegner AM et al (2020) Comprehensive classification system for multirod constructs across three-column osteotomies: a reliability study. J Neurosurg Spine 9:1–7
Seyed Vosoughi A, Joukar A, Kiapour A et al (2019) Optimal satellite rod constructs to mitigate rod failure following pedicle subtraction osteotomy (PSO): a finite element study. Spine J 19(5):931–941
La Barbera L, Wilke HJ, Ruspi ML et al (2021) Load-sharing biomechanics of lumbar fixation and fusion with pedicle subtraction osteotomy. Sci Rep 11(1):3595
Luca A, Ottardi C, Lovi A et al (2017) Anterior support reduces the stresses on the posterior instrumentation after pedicle subtraction osteotomy: a finite-element study. Eur Spine J 26(Suppl 4):450–456
Januszewski J, Beckman JM, Harris JE et al (2017) Biomechanical study of rod stress after pedicle subtraction osteotomy versus anterior column reconstruction: a finite element study. Surg Neurol Int 8:207
Christodoulou AG, Apostolou T, Ploumis A et al (2005) Pedicle dimensions of the thoracic and lumbar vertebrae in the Greek population. Clin Anat 18(6):404–408
Albano J, Lentz J, Stockton R et al (2019) Demographic analysis of lumbar pedicle diameters in a diverse population. Asian Spine J 13(3):410–416
Lehman RA Jr, Kuklo TR, Belmont PJ Jr et al (2002) Advantage of pedicle screw fixation directed into the apex of the sacral promontory over bicortical fixation: a biomechanical analysis. Spine (Phila Pa 1976) 27(8):806–811
Wang H, Zhao Y, Mo Z et al (2017) Comparison of short-segment monoaxial and polyaxial pedicle screw fixation combined with intermediate screws in traumatic thoracolumbar fractures: a finite element study and clinical radiographic review. Clinics (Sao Paulo) 72(10):609–617
Hussein MA, Mohammed AS, Al-Aqeeli N (2015) Wear characteristics of metallic biomaterials: a review. Materials 8(5):2749–2768
Patwardhan AG, Havey RM, Carandang G et al (2003) Effect of compressive follower preload on the flexion-extension response of the human lumbar spine. J Orthop Res 21(3):540–546
Pizones J, Moreno-Manzanaro L, Perez-Grueso FJS et al (2020) Effect of lumbar pedicle subtraction osteotomy level on lordosis distribution and shape. Eur Spine J 29(6):1388–1396
Pizones J, Perez-Grueso FJS, Moreno-Manzanaro L et al (2020) Ideal sagittal profile restoration and ideal lumbar apex positioning play an important role in postoperative mechanical complications after a lumbar PSO. Spine Deform 8(3):491–498