寰樞椎板間融合器的研制及有限元分析.pdf

1、目的:1.完成寰樞椎板間融合器的相關(guān)影像解剖學(xué)測量，評估寰樞椎板間融合器的可行性。2.完成寰樞椎板間融合器的初步設(shè)計。3.建立正常上頸椎三維有限元模型，驗證模型有效性。4.采用有限元分析方法，在正常上頸椎三維有限元模型的基礎(chǔ)上，建立寰樞椎失穩(wěn)有限元模型、寰樞椎后路釘棒內(nèi)固定有限元模型及寰樞椎板間融合器聯(lián)合后路釘棒內(nèi)固定有限元模型，分析寰樞椎板間融合器的力學(xué)特性。
　　方法:1.選取100例正常成人寰樞椎CT掃描圖像，男50例，女5

2、0例，年齡18～76歲。采用PACS系統(tǒng)工作站調(diào)閱圖像并測量相關(guān)數(shù)據(jù)。2.運用Solidworks2012軟件初步設(shè)計寰樞椎板間融合器。3.選取志愿者，排除上頸椎疾患，掃描獲得CT圖像，利用Mimics13.0、Geomagic Studio2012、Abaqus6.14軟件構(gòu)建正常上頸椎三維有限元模型，在施加特殊約束及加載條件下，與既往文獻數(shù)據(jù)進行ROM對比，驗證模型有效性。4.在正常上頸椎三維有限元模型的基礎(chǔ)上，建立寰樞椎失穩(wěn)有限元

3、模型、寰樞椎后路釘-棒內(nèi)固定有限元模型及寰樞椎板間融合器聯(lián)合后路釘棒內(nèi)固定有限元模型，采用有限元分析計算各種模型在不同工況下的活動度及應(yīng)力情況。
　　結(jié)果:1.雙側(cè)數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。合并雙側(cè)數(shù)據(jù)后不同性別L1、H1、L2差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，而H2、L差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。男、女性L1為23.41mm，和22.23mm; H1為6.00mm和5.28mm;L2為18.54mm和17.31

4、mm; H2為5.12mm和4.98mm;L為32.63和31.39mm。2.初步設(shè)計出寰樞椎板間融合器。3.建立了正常上頸椎三維有限元模型，共包含206745個單元及72496個節(jié)點，并經(jīng)驗證后有效，可用于后續(xù)研究。4.建立了寰樞椎失穩(wěn)有限元模型、寰樞椎后路釘-棒內(nèi)固定有限元模型及寰樞椎板間融合器聯(lián)合后路釘棒內(nèi)固定有限元模型。在前屈、后伸、左側(cè)屈、右側(cè)屈、左旋轉(zhuǎn)、右旋轉(zhuǎn)六種工況下，兩種固定模型的活動度遠小于正常模型及失穩(wěn)模型(P＜0.

5、05);失穩(wěn)模型的活動度要遠大于正常模型（P＜0.05）;兩種固定模型的活動度無明顯差異(P＞0.05)。六種工況下的應(yīng)力云圖顯示，寰樞椎板間融合的最大應(yīng)力均集中在微型鈦釘植入骨質(zhì)部位;兩種固定模型中的釘-棒最大應(yīng)力均集中在螺釘根部及連接棒，而最大等效應(yīng)力值間無明顯差異(P＞0.05)。
　　結(jié)論:1.寰樞椎板間融合器理論上可行。2.正常上頸椎三維有限元模型驗證有效，可進行相關(guān)研究。3.寰樞椎板間融合器具有穩(wěn)固性及安全性，對后路釘