下頸椎前路椎弓根螺釘固定系統(tǒng)的有限元建模及分析.pdf

1、目的：采用三維有限元分析的方法,比較2節(jié)段椎體次全切后分別采用下頸椎前路椎弓根螺釘（AnteriorCervical Transpedicular Screw,ACTPS）內(nèi)固定系統(tǒng)和臨床上常用的頸椎前路椎體螺釘鈦板系統(tǒng)（Anterior Cervical Locked-plate,ACLP）進行重建后的生物力學(xué)特性,為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　方法：選擇一名28歲成年健康男性志愿者,采集頸椎（C1～T1）的CT數(shù)據(jù),應(yīng)用Mim

2、ics11.0、Rapidform XOR3、Hypermesh10.0、CATIA5V19、ANSYS14.0軟件建立下頸椎三維非線性的（C3～C7）完整模型,在C3上分別施加75N的軸向壓力和1N·m的純力偶矩，使模型在屈伸、側(cè)彎、旋轉(zhuǎn)方向運動，將模型的椎間活動度（range of motion,ROM）與Panjabi等和Moroney等體外生物力學(xué)測量的實驗數(shù)據(jù)相比進行驗證。
　　建立ACTPS固定模型、ACLP固定模型，

3、利用ANSYS計算兩種模型在前屈、后伸、側(cè)彎、旋轉(zhuǎn)等工況下的ROM。記錄下ACTPS組和ACLP組的Von Mises應(yīng)力云圖及最大應(yīng)力值,將ACTPS固定模型、ACLP固定模型的ROM與完整模型進行比較。結(jié)果本次實驗建立的正常人的下頸椎（C3～C7）三維非線性有限元模型,模型包括85832個單元,23612個節(jié)點,其外形逼真,椎間ROM與Panjabi等及Moroney等體外生物力學(xué)實驗結(jié)果吻合。
　　ACTPS模型組應(yīng)力分布的

4、相對比較均勻,ACLP模型組在螺釘與鈦板接觸部位出現(xiàn)應(yīng)力集中。兩組模型的最大應(yīng)力值相比差異較明顯。ACTPS組固定節(jié)段與ACLP組相比，ROM更小，鄰近節(jié)段ROM相比差異不明顯；與完整組比較，ACTPS組和ACLP組整體ROM在屈伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)方向上分別減小約25°、20°和8°,相應(yīng)的鄰近C3/4節(jié)段的ROM代償性的變化約0.3°、3°和0.1°。
　　結(jié)論：ACTPS系統(tǒng)的生物力學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于ACLP椎體螺釘系統(tǒng),適用于2節(jié)段及