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椎弓根螺釘固定系統(tǒng)以其優(yōu)良的生物力學穩(wěn)定性，利于維持脊柱正常序列、重建序列穩(wěn)定及促進融合，成為腰椎融合手術療效的關鍵。但是，因椎弓根螺釘松動、退出或斷釘等并發(fā)癥導致內固定失敗的病例并不少見，且這種情況在老年患者中更為多見�，F有研究認為，伴有骨質疏松癥或腰椎退變性不穩(wěn)的老年患者，需要更強大的內固定把持力及穩(wěn)定性來維持術后脊柱穩(wěn)定。多年以來，學者們試圖通過改良螺釘設計或使用骨水泥等方式增加螺釘把持力及穩(wěn)定性。不過前者對于嚴重骨質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風險和生物毒性，在實際臨床應用上有一定局限性。
2009年，Santoni等報道了一項新方法—皮質骨釘道（corticalbonetrajectory，CBT），試圖通過改變釘道以增加螺釘在釘道中的把持力。相比于傳統(tǒng)椎弓根釘道（traditionaltrajectory，TT）利用椎弓根長軸作為通道，CBT偏外及上傾置釘可更大程度地利用椎弓根復合體的皮質骨部分，保證螺釘更多表面部分與皮質骨相互嵌合。并在隨后的生物力學研究中證實其生物力學特性與TT螺釘相仿。
但是，目前對于螺釘生物力學特性的研究較少且結果不一，兩種螺釘在骨質疏松癥患者椎體中穩(wěn)定性的生物力學效應方面的研究較少。本文通過三維有限元分析建立骨質疏松癥患者腰椎椎體模型，比較CBT和TT在腰椎模型抗拔出力及穩(wěn)定性方面的差異，旨在明確CBT螺釘的優(yōu)勢與不足，為臨床應用CBT螺釘提供理論依據。
納入標準：（1）骨密度T值＜-2.5SD；（2）女性骨質疏松癥患者。排除標準：（1）伴有腰椎疾��；（2）既往有腰椎手術史；（3）其他各種原因所致的繼發(fā)性骨質疏松癥（如甲狀旁腺功能亢進和多發(fā)性骨髓瘤、骨質軟化癥、腎性骨營養(yǎng)不良、兒童的成骨不全、轉移瘤、白血病以及淋巴瘤等）。
回顧性選取復旦大學附屬華山醫(yī)院2015年3月至9月門診就診的符合納入及排除標準的骨質疏松癥患者7例，年齡57～63歲，平均（61.4±3.1）歲，均為女性，身高145～171cm，平均（154.3±13.2）cm，體重48～69kg，平均（57.4±10.9）kg。
使用256排螺旋CT機（PHILIPS公司，荷蘭）對患者腰椎進行掃描，得到層厚為1.25mm的連續(xù)斷層掃描，以DICOM格式輸出將腰4椎體圖像并保存。采用Mimics（馬瑞斯公司，比利時）建立模型，Abaqus（達索系統(tǒng)，法國）劃分網格和進行有限元模擬。得到所需要的模型后，在Mimics中對幾何結構進行網格劃分，根據下面的腰椎屬性經驗公式及CT值進行材料屬性設定，密度ρ=1.112×HU＋47（HU為亨氏單位）。
本實驗模擬Medtronic公司椎弓根螺釘，分為TT螺釘組和CBT螺釘組。TT螺釘直徑為6.5mm、長度為45mm，CBT螺釘直徑為5.0mm、長度為35mm。設定螺釘彈性模量為220000MPa，密度為8000kg/m3。TT螺釘的進釘點及方向為沿椎弓根解剖軸進釘，平行于椎體上下終板。根據既往文獻研究，CBT螺釘進釘點為上關節(jié)突關節(jié)中垂線與同側橫突下1mm水平線交點，進釘方向為左側11點方向置釘、右側1點方向置釘，外偏角度為10°、頭傾角25°
兩種螺釘得到所需要的三維幾何模型后，使用Abaqus對椎體模型進行布爾運算，切除鋼釘所在位置體積，得到螺釘與椎體骨的接觸面。接著對螺釘與椎體骨的接觸面設置考慮螺紋表面與表面接觸作用。本文從三個方面驗證有限元建模的有效性：（1）有限元模型自身檢驗，包括CT分辨率較高、骨質屬性按實際情況定義、置釘方向與臨床實際相符；（2）采用的計算方法為通用方法，經過了大量驗證；（3）我們施加載荷后的計算結果與現有研究結果在一定范圍內相符，如在抗拔出力及螺釘穩(wěn)定性結果與Perez-Orribo等和Matsukawa等研究中得出結果相似。
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