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分別在單皮質和雙皮質置釘方式下的穩(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中根據相關文獻報道參數以及參數換算公式設置材料屬性，獲得正常骨密度、骨質疏松的寰椎模型，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、骨質疏松有限元模型上，按寰椎椎弓根螺釘(C1pedicle screws，C1PS)、寰椎側塊螺釘(C1 lateral mass screws，C1LMS)技術分別在單皮質和雙皮質置釘方式下進行裝配，然后在Abaqus6.9軟件中模擬螺釘的軸向拔

3、出的動態(tài)過程，記錄“骨-螺釘”界面應力-位移曲線圖并分析其力學穩(wěn)定性。
　　結果:
　　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C1PS把持力最好，單皮質C1LMS把持力最差，兩者相差約83％。骨質疏松條件下，雙皮質C1PS把持力最好，單皮質C1LMS把持力最差，兩者相差約19

4、9％。雙皮質和單皮質C1PS在骨質疏松條件下最大拔出力比正常骨密度時降低了約40％和48％。而單皮質和雙皮質C1LMS在同種情況下則降低了約63％和64％。
　　結論:
　　骨質疏松時皮質骨、松質骨強度均下降，對于寰椎后路螺釘的穩(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塊螺釘;寰椎椎弓根螺釘的抗拔出應力主要集中在后弓至側塊的連接部即“椎弓根”，且此時單皮質置釘或雙皮質置釘軸向拔出力相差不大，故對于骨質疏松的