寰樞椎板間融合器的研制及有限元分析.pdf

1、目的:1.完成寰樞椎板間融合器的相關影像解剖學測量，評估寰樞椎板間融合器的可行性。2.完成寰樞椎板間融合器的初步設計。3.建立正常上頸椎三維有限元模型，驗證模型有效性。4.采用有限元分析方法，在正常上頸椎三維有限元模型的基礎上，建立寰樞椎失穩(wěn)有限元模型、寰樞椎后路釘棒內固定有限元模型及寰樞椎板間融合器聯合后路釘棒內固定有限元模型，分析寰樞椎板間融合器的力學特性。
　　方法:1.選取100例正常成人寰樞椎CT掃描圖像，男50例，女5

2、0例，年齡18～76歲。采用PACS系統工作站調閱圖像并測量相關數據。2.運用Solidworks2012軟件初步設計寰樞椎板間融合器。3.選取志愿者，排除上頸椎疾患，掃描獲得CT圖像，利用Mimics13.0、Geomagic Studio2012、Abaqus6.14軟件構建正常上頸椎三維有限元模型，在施加特殊約束及加載條件下，與既往文獻數據進行ROM對比，驗證模型有效性。4.在正常上頸椎三維有限元模型的基礎上，建立寰樞椎失穩(wěn)有限元

3、模型、寰樞椎后路釘-棒內固定有限元模型及寰樞椎板間融合器聯合后路釘棒內固定有限元模型，采用有限元分析計算各種模型在不同工況下的活動度及應力情況。
　　結果:1.雙側數據差異無統計學意義（P＞0.05）。合并雙側數據后不同性別L1、H1、L2差異有統計學意義(P＜0.05)，而H2、L差異無統計學意義(P＞0.05)。男、女性L1為23.41mm，和22.23mm; H1為6.00mm和5.28mm;L2為18.54mm和17.31

4、mm; H2為5.12mm和4.98mm;L為32.63和31.39mm。2.初步設計出寰樞椎板間融合器。3.建立了正常上頸椎三維有限元模型，共包含206745個單元及72496個節(jié)點，并經驗證后有效，可用于后續(xù)研究。4.建立了寰樞椎失穩(wěn)有限元模型、寰樞椎后路釘-棒內固定有限元模型及寰樞椎板間融合器聯合后路釘棒內固定有限元模型。在前屈、后伸、左側屈、右側屈、左旋轉、右旋轉六種工況下，兩種固定模型的活動度遠小于正常模型及失穩(wěn)模型(P＜0.

5、05);失穩(wěn)模型的活動度要遠大于正常模型（P＜0.05）;兩種固定模型的活動度無明顯差異(P＞0.05)。六種工況下的應力云圖顯示，寰樞椎板間融合的最大應力均集中在微型鈦釘植入骨質部位;兩種固定模型中的釘-棒最大應力均集中在螺釘根部及連接棒，而最大等效應力值間無明顯差異(P＞0.05)。
　　結論:1.寰樞椎板間融合器理論上可行。2.正常上頸椎三維有限元模型驗證有效，可進行相關研究。3.寰樞椎板間融合器具有穩(wěn)固性及安全性，對后路釘