新型组装钛网笼显著提升单节段颈椎前路椎体次全切除融合术生物力学性能

在颈椎前路椎体次全切除融合术（ACCF）中，传统钛网笼（TTMC）存在诸多并发症。研究人员开展新型组装钛网笼（NTMC）对 ACCF 生物力学性能影响的研究。结果显示 NTMC 可降低手术节段活动度等风险。这为 ACCF 手术优化提供了新方向。

　　在医学领域，颈椎相关疾病一直是困扰众多患者的难题。颈椎前路椎体次全切除融合术（ACCF）作为治疗多种颈椎疾病，如椎体后缘骨赘、后纵韧带骨化症（OPLL）、游离髓核突出和肿瘤等的有效手段，能对受压脊髓进行减压，恢复颈椎高度和曲度 。然而，传统钛网笼（TTMC）在 ACCF 中的应用却并不完美。它常常引发一系列并发症，比如令人头疼的笼沉降问题，严重时会导致颈部疼痛、神经功能恶化，甚至可能使植入物失效，压迫脊髓，威胁患者生命；还有吞咽困难这一常见并发症，给患者术后生活带来极大不便。这些问题的存在，让人们不禁思考，是否有更好的解决方案，来提升 ACCF 手术的效果和安全性。
为了解决这些问题，四川大学华西医院的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在新型组装钛网笼（NTMC）上，旨在探究 NTMC 能否改善 ACCF 术后的生物力学性能，降低并发症风险。最终，研究取得了重要成果，相关论文发表在《BMC Musculoskeletal Disorders》上。这一研究成果为颈椎疾病的治疗带来了新的希望，有望改变现有的治疗格局，让更多患者受益。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，基于一名 33 岁患者的颈椎 CT 影像数据，利用 Mimics 17.01、Geomagic Studio 2015、Hypermesh 14.0 和 Abaqus 6.14 等软件，构建了完整的 C₂-C₇颈椎有限元模型以及分别使用 TTMC 和 NTMC 的 ACCF 手术有限元模型。然后，对模型施加特定的加载和边界条件，模拟人体实际受力情况，进而对比分析不同模型的手术节段活动度（ROM）、各部位应力等生物力学指标。
研究结果主要体现在以下几个方面：

1. 模型验证：构建的完整颈椎有限元模型各节段在不同运动方向的 ROM 与先前研究结果高度吻合，验证了模型的有效性，确保后续研究结果可靠。
2. 手术节段 ROM：与完整 C₄-C₆模型相比，使用 TTMC 和 NTMC 的 ACCF 术后 ROM 均显著降低。且 NTMC 组术后 ROM 比 TTMC 组降低幅度更大，减少了 80.7%-82.0%，这表明 NTMC 能更有效地限制手术节段活动，增强稳定性。
3. 皮质终板应力：在 ACCF 手术中，使用 TTMC 时 C₆上终板应力峰值较高；而使用 NTMC 时，应力峰值明显降低，说明 NTMC 能减少终板应力集中，降低笼沉降风险。
4. 骨 - 螺钉界面应力：TTMC 模型在骨 - 螺钉界面的应力较高，而 NTMC 模型由于取消了前钛板系统，骨 - 螺钉界面应力峰值更低，这有助于减少螺钉松动、断裂等器械相关并发症。
5. 手术及相邻节段小关节接触力（FCF）：在伸展力矩作用下，TTMC 模型手术及相邻节段的 FCF 高于 NTMC 模型和完整模型。NTMC 模型能降低小关节接触力，减轻小关节负担，减少小关节退变风险。
6. C₃/C₄和 C₆/C₇椎间盘应力：在不同运动状态下，NTMC 模型中相邻椎间盘（C₃/C₄和 C₆/C₇）的应力均低于 TTMC 模型，意味着 NTMC 可延缓相邻椎间盘退变。
   研究结论和讨论部分意义重大。从构建稳定性来看，NTMC 虽去除了前钛板，但通过特殊的槽结构固定钛网笼（TMC）以及在间隔器上设计螺钉路径并倾斜 45° 插入螺钉等方式，使其稳定性不依赖前钛板，且比 TTMC 模型稳定性更高，同时还降低了术后吞咽困难的发生率。在抗沉降方面，NTMC 增大了与终板的接触面积，模拟终板形状，使应力分布更均匀，减少了应力集中，降低了 TMC 沉降率。在器械相关并发症风险上，NTMC 减少了骨 - 螺钉界面应力，降低了螺钉松动、断裂等风险。对于相邻椎间盘退变风险，NTMC 能降低相邻椎间盘压力，延缓退变。
   不过，该研究也存在一定局限性。例如，研究中对一些情况进行了理想化处理，忽略了关节面摩擦、部件间微动等因素；体外模型可能无法完全模拟手术实际生物力学环境；基于单一 33 岁患者数据构建模型，未考虑退变病理对脊柱生物力学性能的影响；对沉降应力阈值的估计方法也有限。但总体而言，这项研究为颈椎疾病的治疗提供了新的思路和方向，新型组装钛网笼（NTMC）展现出了在 ACCF 手术中良好的应用潜力，未来有望通过进一步研究和改进，为更多颈椎疾病患者带来更好的治疗效果。