寰枢椎联合骨折不同固定技术的生物力学研究：有限元分析带来的新突破

为比较寰枢椎联合骨折不同固定技术的生物力学特性，研究人员开展有限元分析，发现三种技术均有效，TSF 稳定性更优。该研究为临床治疗提供理论参考。

　　在人体的颈部，寰枢椎如同精密的 “小关节” 组合，承担着重要的支撑和活动功能。然而，当寰枢椎发生联合骨折时，情况就变得棘手起来。这类骨折并不罕见，约占颈椎病变的 3%、上颈椎骨折的 12%，而且相较于单独的 C₁或 C₂骨折，它更容易引发神经损伤，严重影响患者的生活质量甚至危及生命。

目前，针对寰枢椎联合骨折的治疗策略虽有不少研究，但对于不同固定方法的稳定性比较却存在空白。医生们面临着诸多困惑：哪种固定技术才是最佳选择？使用的稳定装置对复杂的寰枢椎骨折真的有效且有益吗？为了找到答案，来自上海交通大学医学院附属松江医院和上海松江泗泾医院的研究人员展开了一项具有重要意义的研究，相关成果发表在《European Journal of Medical Research》上。

研究人员主要运用了有限元分析技术。他们首先获取了一位健康志愿者的颈椎计算机断层扫描（CT）图像，经伦理委员会批准和志愿者同意后，利用 Simpleware3.0、Geomagic 8.0、Hypermesh 10.0 等软件构建了包含椎体、椎间盘、小关节和主要韧带的寰枢椎复合体三维有限元模型。在此基础上，模拟杰佛逊骨折（Jefferson 骨折）合并 II 型齿状突骨折，创建骨折模型。随后，借助 Rhino4.0 软件建立了寰枢椎椎弓根螺钉固定（PSF）、枕颈融合（OCF）和经关节螺钉固定（TSF）三种固定模型。通过设定边界条件和加载方式，模拟颈椎在不同运动状态下的受力情况，进而分析不同模型的运动范围（ROM）、固定装置和椎间盘的 von Mises 应力。

研究结果如下：

1. 有限元建模与验证：构建的完整有限元模型包含 211,371 个单元和 66,517 个节点，与先前已发表模型差异较小，证实该模型可用于后续分析。对比骨折模型和完整模型，发现骨折模型在各运动状态下的生物力学变化显著，尤其是屈伸和左右旋转时，C₁-C₂节段变化最为明显，屈伸增加 72.1%，左右旋转增加 43.8%。
2. 固定模型的 ROM：与完整模型相比，PSF 模型中 C₀-C₁的屈伸和旋转 ROM 分别增加 59.2% 和 68.3%，TSF 模型中分别增加 49.1% 和 29.1%。而在 PSF、OCF 和 TSF 模型中，C₁-C₂在所有运动状态下的 ROM 均减小，其中 TSF 模型中 ROM 最小，PSF 次之，OCF 最大。在 OCF 模型中，C₂-C₃的 ROM 减小，而 PSF 和 TSF 模型中该节段 ROM 保持不变。
3. 椎体和植入物的 von Mises 应力：在屈伸、左右弯曲和左右旋转等各种条件下，所有固定模型中螺钉和棒根部的 von Mises 应力最大。PSF 模型在左旋时最大应力为 321.19MPa，OCF 模型在左弯时为 228.84MPa，TSF 模型在左旋时为 306.71MPa。
4. 椎间盘的 von Mises 应力：PSF、OCF 和 TSF 模型中，椎间盘（C₂-C₃）在屈伸、弯曲和旋转时的最大 von Mises 应力值各有不同。

研究结论与讨论：该研究首次运用有限元方法对复杂寰枢椎骨折的固定技术进行分析。结果表明，三种螺钉固定技术均能限制 C₁至 C₂关节的运动，为促进融合提供足够的稳定性，其中 TSF 的固定效果优于其他两种技术。此外，像 TSF 和 PSF 这类 C₁-C₂的短节段固定可能会影响 C₀-C₁的稳定性，但对 C₂-C₃影响较小。当 C₁弓受损时，OCF 可作为 PSF 和 TSF 的替代方法。不过，本研究存在一定局限性，仅模拟了一种联合骨折类型和三种常见固定方法，未来研究可纳入更多骨折类型和固定技术。

总的来说，这项研究为临床医生治疗寰枢椎联合骨折提供了重要的理论依据，有助于他们在实际工作中更科学地选择固定技术，从而提高治疗效果，改善患者的预后。