不同骨密度條件下寰椎后路螺釘生物力學穩(wěn)定性的有限元分析.pdf

1、研究目的:
　　1、運用計算機有限元的方法建立正常骨密度、骨質(zhì)疏松寰椎模型，為進一步研究寰椎后路螺釘生物力學穩(wěn)定性建立可靠有效的平臺。
　　2、在已建立模型上比較兩種寰椎后路螺釘技術(shù)分別在單皮質(zhì)和雙皮質(zhì)置釘方式下的穩(wěn)定性，探討骨密度變化對寰椎后路螺釘生物力學穩(wěn)定性的影響。
　　研究方法:
　　以一名成年男性志愿者枕骨至第三頸椎(C0-C3)的CT資料逆向重建出頸椎的三維點云模型，以專業(yè)建模軟件建立幾何實體模型，再

2、將其導入Hypermesh12中根據(jù)相關(guān)文獻報道參數(shù)以及參數(shù)換算公式設(shè)置材料屬性，獲得正常骨密度、骨質(zhì)疏松的寰椎模型，最后與文獻報道的有限元模型對比驗證。
　　在所建立的寰椎正常骨密度、骨質(zhì)疏松有限元模型上，按寰椎椎弓根螺釘(C1pedicle screws，C1PS)、寰椎側(cè)塊螺釘(C1 lateral mass screws，C1LMS)技術(shù)分別在單皮質(zhì)和雙皮質(zhì)置釘方式下進行裝配，然后在Abaqus6.9軟件中模擬螺釘?shù)妮S向拔

3、出的動態(tài)過程，記錄“骨-螺釘”界面應(yīng)力-位移曲線圖并分析其力學穩(wěn)定性。
　　結(jié)果:
　　1、建立了具有61101個單元和18900個節(jié)點的完整寰椎有限元模型（圖1-2和圖1-3），通過與文獻報道中的有限元模型對比，驗證了所建模型的合理性。
　　2、正常骨密度條件下，雙皮質(zhì)C1PS把持力最好，單皮質(zhì)C1LMS把持力最差，兩者相差約83％。骨質(zhì)疏松條件下，雙皮質(zhì)C1PS把持力最好，單皮質(zhì)C1LMS把持力最差，兩者相差約19

4、9％。雙皮質(zhì)和單皮質(zhì)C1PS在骨質(zhì)疏松條件下最大拔出力比正常骨密度時降低了約40％和48％。而單皮質(zhì)和雙皮質(zhì)C1LMS在同種情況下則降低了約63％和64％。
　　結(jié)論:
　　骨質(zhì)疏松時皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨強度均下降，對于寰椎后路螺釘?shù)姆€(wěn)定性均有所影響，但是寰椎椎弓根螺釘軸向拔出力下降程度低于側(cè)塊螺釘;寰椎椎弓根螺釘?shù)目拱纬鰬?yīng)力主要集中在后弓至側(cè)塊的連接部即“椎弓根”，且此時單皮質(zhì)置釘或雙皮質(zhì)置釘軸向拔出力相差不大，故對于骨質(zhì)疏松的