釘鉤系統(tǒng)+橫連治療腰椎峽部裂的三維有限元分析.pdf

1、目的：應用三維有限元分析法，對釘鉤系統(tǒng)+橫連治療單純腰椎峽部裂進行生物力學性能分析，為臨床上釘鉤系統(tǒng)+橫連治療單純腰椎峽部裂提供理論基礎。 方法：1.選取一名健康男性青年志愿者，用MRI機對其腰椎進行連續(xù)掃描，利用MRI圖像和Simpleware軟件建立正常L4—L5節(jié)段模型。2.將模型導入ANSYS11.0中行前處理后，計算其平均剛度并與實測法比較以驗證建模方法有效性。3.利用MRI圖像、Simpleware軟件和Solidw

2、orks2006軟件建立了以下四種L3—L5節(jié)段模型：正常節(jié)段、單純L4雙側峽部裂節(jié)段、釘鉤系統(tǒng)固定的單純L4雙側峽部裂節(jié)段及釘鉤系統(tǒng)+橫連固定的單純L4雙側峽部裂節(jié)段。4.將四種模型分別導入ANSYS11.0有限元分析軟件進行前處理后，在軸向500N載荷和15N·M力矩下，模擬人體腰椎正常生理軸向載荷、前屈、后伸、側彎和扭轉，比較四種模型的總體最大位移、總體最大轉角和應力變化并進行分析。 結果：1、總體最大位移和總體最大轉角：

3、峽部裂模型在前屈、后伸、側彎和扭轉工況下位移和旋轉角度都是最大的，特別是在前屈和后伸工況下，經釘鉤系統(tǒng)和釘鉤系統(tǒng)+橫連固定后，位移和旋轉角度都明顯減小，而釘鉤系統(tǒng)+橫連固定模型在各種工況下的位移和旋轉角度均小于釘鉤系統(tǒng)固定模型。其中在位移方面，釘鉤系統(tǒng)固定模型在前屈、后伸、側彎和扭轉工況下分別較峽部裂模型減小64.32％、25.52％、16.86％、38.90％，釘鉤系統(tǒng)+橫連固定模型分別較峽部裂模型減小70.84％、37.02％、25

4、.96％、52.26％；而釘鉤系統(tǒng)+橫連固定模型分別較釘鉤系統(tǒng)固定模型在減小18.29％、15，43％、10.94％、21.86％。在旋轉角度方面，釘鉤系統(tǒng)固定模型在前屈、后伸、側彎和扭轉工況下分別較峽部裂模型減小21.72％、32.91％、16.68％、25.60％，釘鉤系統(tǒng)+橫連固定模型分別較峽部裂模型減小33.23％、41.53％、31.37％、39.26％；而釘鉤系統(tǒng)+橫連固定模型分別較釘鉤系統(tǒng)固定模型在減小14.70％、12.

5、84％、17.63％、18.36％。2、應力分布：釘鉤系統(tǒng)固定模型在各種工況下的最大應力均出現在釘鉤系統(tǒng)，其中以前屈工況下為最大，為175MPa，主要發(fā)生在椎板鉤與椎板后下部接觸部分；而釘鉤系統(tǒng)+橫連固定模型除側彎工況外，其余最大應力均比釘鉤系統(tǒng)固定模型明顯減小，且受力更均勻，內固定物出現應力集中的情況更少，其最大應力主要出現在前屈和側彎工況下，分別為153 MPa、145 MPa，集中于椎弓根釘與橫連之間的椎板鉤中部。 結論：