基于术后CT衍生模型评估有限元分析的临床实用性：多节段脊柱融合构型的材料比较

成功的腰椎器械内固定融合是一项复杂的外科挑战，患者的良好预后取决于周密的手术规划。材料选择对于支持脊柱融合成功的力学构型至关重要。因此，本研究旨在：（a）评估有限元分析（FEA）作为临床应用工具的潜力；（b）采用FEA对已接受脊柱融合患者中不同植入材料的力学特性进行回顾性分析。我们的方法包括基于既往接受脊柱融合患者的术后计算机断层扫描（CT）图像数据对脊柱进行分割。建立了代表术后状态的FEA模型，并模拟了不同生物力学加载条件，包括压缩、屈曲、侧弯和伸展，同时测试了不同材料的椎弓根螺钉。构建了患者特异性的有限元模型，并对全部三例患者完成了生物力学分析。与钛合金构型相比，聚醚醚酮（PEEK）构型在所有脊柱融合节段通常表现出更低的植入物峰值应力。此外，随着脊柱融合节段数增加，骨组织和内固定装置中的最大von Mises应力均出现显著差异；而2节段融合在不同内固定材料下的骨应力水平则表现相近。本初步研究探讨了FEA作为评估器械与骨应力的临床工具的潜力。在本研究队列中，不同材料可影响内固定装置及固定椎体中的应力，这提示FEA可作为术前器械选择的有用工具，并可在术后用于评估内固定装置和骨应力。

腰椎内固定融合术的成功实施是一项复杂的外科挑战，而患者获得良好结局依赖于周密的手术规划。对于支持脊柱成功融合的机械构型而言，材料选择至关重要。因此，本研究的目的为：（a）评估有限元分析（finite element analysis, FEA）的潜在临床应用价值；（b）利用FEA对已接受脊柱融合术患者中不同植入材料进行回顾性力学分析。

我们的方法包括基于既往接受脊柱融合术患者术后计算机断层扫描（CT）图像数据对脊柱进行分割。建立代表术后情况的FEA模型，并模拟不同的生物力学加载条件，如压缩、屈曲、侧弯和伸展，同时测试不同材料的椎弓根螺钉。研究构建了患者特异性的有限元模型，并完成了全部3例患者的生物力学分析。

与钛构型相比，聚醚醚酮（polyetheretherketone, PEEK）构型在所有脊柱融合节段中通常表现出更低的植入物峰值应力。此外，融合节段的增加导致骨组织和内固定装置内最大 von Mises 应力出现显著差异，而双节段融合在不同内固定材料条件下骨组织中表现出相近的应力水平。该初步研究探索了FEA作为评估器械与骨组织应力的临床工具的潜力。在我们的队列中，不同材料会影响内固定装置及接受内固定的椎体中的应力，这提示FEA可作为一种有价值的术前工具，用于内固定器械选择，并可在术后用于评估内固定装置和骨组织应力。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.05.742715v1?rss=1

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