类风湿性颅底凹陷畸形的生物力学分析及手术相关的有限元研究

Rheumatoid basilar impression （RA-BI）always causes disastrous clinical consequence，and the treatment is also formidable. Thus it has important clinical significance to study the biomechanics of RA-BI. It is impossible to acquire the cadaveric specimens or animal models of RA-BI, so we know few things about the biomechanics of RA-BI. However, the biomechanics application of computer simulation technology gives us a new method to study the RA-BI. In this study, we will change the parameter of our previous normal Oc-C2 finite element model to build a Oc-C2 model of rheumatoid arthritis and basilar impression（RA-BI）, and then the model will be calculated in Abaqus to study the biomechanical characteristics of RA-BI. Odontoidectomy is always used to treat irreducible RA-BI. However, traditional odontoidectomy has been uniformly recognized to result in additional instability of the occipital-atlas-axis. Clinically, microsurgical odontoidectomy with C1 preserved and odontoidectomy with internal fixations were used to treat the instability of occipital-atlas-axis, but the real biomechanical effect of these treatments is unknown. Thus in this study we also simulate microsurgical models with C1 preserved and models with different internal fixations. Then we will analyze the biomechanical effects of these surgical procedures, and the results will provide important theoretical argument for treatment of RA-BI.

类风湿性颅底凹陷（RA-BI）畸形往往会造成严重的临床后果，治疗也很棘手，对其进行生物力学分析具有重要临床意义。由于不可能获得RA-BI畸形的尸体标本或动物模型供生物力学研究，其生物力学特性尚不清楚，而计算机模拟生物力学技术的发展为我们提供了新的方法。本研究拟基于前期已构建的正常枕寰枢三维有限元模型，通过改变参数构建RA-BI模型，进而在有限元软件Abaqus中分析其生物力学特性，为RA-BI的生物力学研究提供重要工具。齿状突切除术仍是治疗难复位的RA-BI畸形的常用手术方式，由于其破坏了颅颈交界区重要的支撑结构，术后极易发生严重的脊柱失稳；目前临床中常采用保留C1前弓的微创手术或加载内固定来防治脊柱失稳，然而其确切生物力学效果尚不明确，因此本研究将在RA-BI模型基础上进一步构建保留C1前弓的微创手术模型和加载不同内固定的手术模型，并分析其生物力学效果，为临床治疗RA-BI提供理论依据。

类风湿性颅底凹陷（RA-BI）畸形往往会造成严重的临床后果，治疗也很棘手，对其进行生物力学分析具有重要临床意义。由于不可能获得RA-BI畸形的尸体标本或动物模型供生物力学研究，其生物力学特性尚不清楚，而计算机模拟生物力学技术的发展为我们提供了新的方法。本研究采用有限元的方法构建正常全颈椎有限元模型，并通过改变参数成功构建轻型RA-BI模型，进而在有限元软件Abaqus中分析其生物力学特性，这为RA-BI的生物力学研究提供重要工具。齿状突切除术仍是治疗难复位的RA-BI畸形的常用手术方式，由于其破坏了颅颈交界区重要的支撑结构，术后极易发生严重的脊柱失稳；目前临床中有术者采用保留C1前弓的微创手术来预防脊柱失稳，然而其确切生物力学效果尚不明确，本研究在RA-BI模型基础上进一步构建保留C1前弓的微创手术模型和传统手术模型，经研究发现保留C1前弓的齿状突切除术可保护脊柱轴向旋转的活动度，但仍存在脊柱不稳定因素。这提示临床中应审慎的开展微创手术，微创术后同样很可能需行内固定术。本研究基于轻型RA-BI模型+齿状突有限元模型，进一步构建了6种常用内固定模型并进行生物力学分析，研究结果提示：后路枕颈融合术可明显限制 C0-C1节段的活动度，而其他五种内固定会造成C0-C1节段的活动度增加。六种内固定模型均可较好的限制C1-C2节段的活动度，后路枕颈（Oc-C2）融合在C1-C2节段活动度最小，与后路经关节螺钉相近。后路C1侧块钉+C2椎弓根钉的C1-C2活动度为手术工况中最大组。几乎所有的植入物最大应力均出现在前屈和后伸时。后路C1侧块钉+C2椎弓根钉的较大应力出现在后伸和扭转，Harms钢板较大的应力出现在扭转和前屈时。因此，根据不同的手术工况，应尽量提醒患者少做前屈后伸活动，尽量少做扭转动作。这些研究结果不仅为临床选择内固定方案提供科学依据，同时也为术后患者的康复锻炼提供力学上的指导。