頸椎におけるペディクルスクリュー固定術（PSF）の生体力学的影響：有限要素解析による安定性、可動域、および応力解析（外傷および変性疾患を対象）

科学分野:

• 生体力学
• 脊椎外科
• 有限要素解析

背景:

• ペディクルスクリュー固定術（PSF）は、頸椎安定化のための一般的な外科的技術です。
• PSFが頸椎の安定性に及ぼす生体力学的影響については、さらなる調査が必要です。

研究 の 目的:

• 有限要素解析（FEA）を用いたPSFが頸椎の安定性に及ぼす影響を調査すること。
• 様々な荷重条件下における1レベルおよび2レベルPSFの生体力学的影響を比較すること。

主な方法:

• 頸椎（C2-C7）の3D有限要素モデルを開発し、検証しました。
• モデルに屈曲、伸展、側屈、軸回転のシミュレーションを適用しました。
• 未固定、1レベルPSF（C4-C5またはC5-C6）、および2レベルPSF（C4-C6）の4つのシナリオを解析しました。

主要な成果:

• 1レベルPSFは全可動域（ROM）を8.5%-12.4%減少し、2レベルPSFはROMを23.3%-25.3%減少させました。
• ペディクルスクリュー（Ti-6Al-4V）の最大応力は70-75 MPa、PEEKロッドの最大応力は32-40 MPaでした。
• スクリューおよびロッド材料の応力は、それぞれの降伏強度を下回りました。

結論:

• 頸椎PSFは脊椎の安定性を効果的に向上させます。
• 2レベルPSFは、1レベルPSFと比較して頸椎機能の回復において、より優れた生体力学的有効性を示します。