樞椎椎板螺釘固定的有限元分析.pdf

1、上頸椎是連接頭顱和軀干的重要結(jié)構(gòu)，是頸椎傷病高發(fā)部位，車禍、運動損傷、腫瘤、先天性畸形、退變性疾病以及類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等均可以導(dǎo)致寰樞關(guān)節(jié)不穩(wěn)；而且上頸椎解剖結(jié)構(gòu)與下頸椎及胸腰椎明顯不同；由于上頸椎解剖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和生理功能的重要性，上頸椎融合固定術(shù)長期以來一直被認(rèn)為是脊柱外科手術(shù)治療的“禁區(qū)”，是個高難度、高風(fēng)險的領(lǐng)域。
　　 目前流行的后路寰樞椎固定融合術(shù)主要包括鋼絲固定融合、椎板夾固定融合、寰樞椎經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定融合和釘棒系固定

2、融合等。這些臨床上常用的上頸椎融合固定術(shù)發(fā)生椎動脈和神經(jīng)損傷的危險系數(shù)比較高。近年來，出現(xiàn)了一種新型的上頸椎后路融合固定術(shù)，即樞椎椎板螺釘固定。該技術(shù)與其它內(nèi)固定相比，適用人群相對廣泛，解剖限制較少，具有操作簡單、血管和神經(jīng)損傷幾率小等優(yōu)點，因而應(yīng)用逐漸增多。
　　 上頸椎不穩(wěn)外科治療的主要目的在于穩(wěn)定性重建。本文對寰樞椎進行三維重建，建立了樞椎椎板螺釘固定的三維有限元模型對其進行分析并評估其術(shù)后穩(wěn)定性。本課題的研究有助于外科醫(yī)

3、生選擇合適的手術(shù)方案以及給患者提供有用的術(shù)后康復(fù)建議。
　　 隨著計算機技術(shù)、有限元法及計算機圖形學(xué)等學(xué)科的迅猛發(fā)展，基于數(shù)值模擬的計算機輔助工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于具有非破壞性、體外和可進行反復(fù)試驗等優(yōu)越性，有限元法被廣泛應(yīng)用于分析不規(guī)則物體的力學(xué)特點，在骨骼尤其是上頸椎內(nèi)固定的生物力學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用。有限元法可以給單個患者提供以具體病人為導(dǎo)向的診斷和治療。
　　 本文通過掃描自健康成人男性志愿者的C

4、T圖像重建了具有精確幾何形狀的寰樞椎三維模型，采用HyperMesh對樞椎椎板螺釘固定進行網(wǎng)格劃分，并用自主研發(fā)的程序?qū)ζ滟x予非均質(zhì)材料，最后運用大型通用有限元軟件ABAQUS分析其在頭顱中立、屈伸、側(cè)彎、旋轉(zhuǎn)和平移等姿勢下的應(yīng)力、應(yīng)變和剛度，評估其穩(wěn)定性。
　　 有限元分析結(jié)果表明：上述狀態(tài)下螺釘存在明顯的高應(yīng)力區(qū)，都在骨-釘交界處應(yīng)力達到最大值；除側(cè)彎外，同側(cè)的寰椎側(cè)塊螺釘所受應(yīng)力均大于樞椎椎板螺釘，即寰椎側(cè)塊螺釘承受更多載