強(qiáng)直性后凸脊柱T9-L3段模擬截骨與內(nèi)固定靜力學(xué)分析.pdf

1、強(qiáng)直性脊柱炎所致嚴(yán)重的脊柱后凸在脊柱外科領(lǐng)域的手術(shù)矯正是一大難題，它是一個(gè)大 C形的后凸畸形。畸形常累及多個(gè)節(jié)段，矯正的手術(shù)方式、選擇截骨的部位與矯正后生物力學(xué)的關(guān)系及脊柱重建、降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題成為目前研究的難題。
　　針對(duì)強(qiáng)直性脊柱后凸嚴(yán)重的特殊性，選擇全脊柱截骨（VCR，vertebral column resection），擬建立一例強(qiáng)直性脊柱炎后凸脊柱T9-L3段三維有限元模型。分別模擬在 T9-L3不同節(jié)段進(jìn)行后路全脊

2、柱截骨，并采用后路釘-棒系統(tǒng)固定，研究后凸截骨及脊柱重建后固定裝置在加載負(fù)荷下的應(yīng)力、變形分析。
　　本論文采用有限元數(shù)值模擬的方法，利用 Mimics15.0軟件，提取出脊柱的T9-L3段共七塊脊椎骨。運(yùn)用逆向成型軟件Geomagic進(jìn)行脊椎骨模型的NURBS曲面擬合，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和UG等軟件，構(gòu)建出七塊脊椎骨的實(shí)體模型，并根據(jù)脊椎骨的大小不同，用UG8.0構(gòu)建出兩套固定裝置（固定釘和固定棒）。通過(guò)依次截取中間五

3、塊脊椎骨的全脊柱截骨方式，獲得五組方案，并將每組的脊椎骨與固定裝置進(jìn)行裝配，建立了五組截骨內(nèi)固定系統(tǒng)模型。
　　為了模擬人體脊柱的常見運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在ANSYS Workbench13.0中對(duì)五組截骨內(nèi)固定系統(tǒng)模型設(shè)定其邊界條件、施加固定載荷、賦予材料參數(shù)，設(shè)定接觸及連接，劃分網(wǎng)格。針對(duì)每種不同情況，求解出在垂直壓力，并附加前屈，后伸，側(cè)彎，軸向扭轉(zhuǎn)四種常見運(yùn)動(dòng)扭矩加載下，五組三維模型固定裝置的等效應(yīng)力、總位移的分布情況。通過(guò)五組方案