척추경 나사못 고정과 강봉 감염술을 이용한 척추 측만증 교정 해석시 유합 범위에 따른 교정 효과 분석
Effects of Fusion Level for Scioliotic Spine Correction Simulation with Pedicle Screw and Rod Derotation Method
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초록
척추 측만증 교정 시 유합 범위에 따른 수술 후 의 효과를 분석 하기 위하여 King-Moe type II 형태의 척추 측만증 환자를 대상으로 이에 대한 수학적 유한 요소 모델을 개발 하였다. 유한 요소 모델을 이용하여 척추경 나사못을 이용한 고정 및 강봉 감염술 형태의 수술 모사를 수행 하였으며, 유합 범위를 각기 달리하여 수술 시뮬레이션 후의 척추계의 변화 즉 Cobb 각도, 첨추체 축회전, 흉추 후만각 그리고 늑골고의 변화를 정량적으로 계산 하였다. 해석 결과 강봉 감염술의 경우 에서 보다 강봉을 척추경 나사못에 연결 시키는 과정에서 훨씬 더 많은 Cobb각도의 변화를 얻을 수 있었다. 강봉 감염술 과정 에서는 약간의 Cobb 각도 감소를 유발 시킬 수 있었으나 오히려 첨추체 축회전 과 늑골 돌출고의 증가를 나타내었다. 아울러 강봉과 척추경 나사못의 체결 과정이 척추 후만각 유지에도 큰 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 유합 범위를 변곡 발생 추체의 위치 보다 한 단계씩 길게(T4-12) 하여 60o의 강봉 감염술을 시행 하였을 경우 Cobb 각도를 두 배 감소 시킬 수 있었으나 급격한 늑골고와 첨추체 축회전량의 증가가 유발 되었다. 해석 결과 유합 범위는 만곡 흉추체에서 변곡이 발생되는 위치 보다 한 레벨씩 작게 선정 하는 것이 최적의 유합 범위임을 알 수 있었다.
Abstract
In order to investigate the post-operative changes in scoliotic spine according to selection of fusion level, a mathematical finite element model of King-Moe type II scoliotics spine system was developed. By utilizing this finite element scoliosis model, surgical correction simulation procedures of pedicle fixation and derotation were simulated. In consequence of the calculation by changing the fusion levels, postoperative changes like Cobb angle, apical vertebrae axial rotation (AVAR), thoracic kyphosis, and rib hump were qualitatively analyzed. In the analysis of operative kinematics, the decrease of Cobb angle was most prominent in distraction than in deroation. Applying the rod derotation only was not effective in decrease of Cobb angle but just caused increase of AVAR and rib hump. From the operative simulation, co-action of distraction and translation during rod insertion has major impact on Cobb angle decrease and maintenance of kyphosis. With rod rotation, Cobb angle decrease was obtained, but combined increase of AVAR and rib hump was simultaneously observed as well. The case of most extended instrumentation range with 60o rod rotation produced double decrease of Cobb angle, but the increase of rib hump and AVAR occurred correspondingly. The optimum selection of fusion level was proved as one level less than inflection position of the thoracic spine curvature.
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