【摘要】：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)生物力學(xué)有限元研究目的建立CBT以及TT螺釘固定的腰椎L_4-L_5節(jié)段的三維有限元模型(3D-FEM),并利用該模型對(duì)單釘力學(xué)強(qiáng)度以及椎體運(yùn)動(dòng)單元的生物力學(xué)特性進(jìn)行考察。材料與方法通過CT獲取1例骨質(zhì)疏松男性腰椎L_4-L_5節(jié)段的空間幾何信息以及釘?shù)繦U值,借助系列輔助軟件并參照相關(guān)參考文獻(xiàn)的力學(xué)參數(shù),以及ABAQUS軟件建立腰椎L_4-L_5有限元模型。利用該模型考察了CBT以及TT螺釘固定的單釘抗拔強(qiáng)度(PS)、固定剛度(FS)。分析了椎體運(yùn)動(dòng)單元(椎體+螺釘固定系統(tǒng))應(yīng)力、應(yīng)變以及活動(dòng)度(ROM)隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。同時(shí)考察了置入融合器對(duì)其生物力學(xué)特性的影響。結(jié)果(1)所建腰椎有限元模型與實(shí)際椎體具有高度幾何相似性,對(duì)腰椎模型施加正壓力以及扭矩,可以模擬前屈、后伸、左右側(cè)彎以及左右旋轉(zhuǎn)時(shí)的椎體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(2)在本文研究的六種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)下,無論是否置入融合器,CBT螺釘?shù)目拱螐?qiáng)度以及固定剛度均大于TT螺釘。對(duì)于CBT螺釘,右側(cè)彎時(shí)抗拔強(qiáng)度最小,為95N(無融合器)以及144N(有融合器);前屈時(shí)抗拔強(qiáng)度最大,為195 N(無融合器)以及227 N(有融合器)。屈伸時(shí)CBT螺釘?shù)墓潭▌偠容^小,其余狀態(tài)下較大。同時(shí),有融合器時(shí)CBT螺釘?shù)目拱螐?qiáng)度及固定剛度均大于無融合器時(shí)的相應(yīng)數(shù)值。(3)運(yùn)動(dòng)單元的最大應(yīng)力區(qū)域位于橫聯(lián)以及釘棒,椎體的最大應(yīng)力位于椎間盤與上、下終板的接觸面,具體分布特征受運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。無融合器時(shí),CBT螺釘固定單元的最大應(yīng)力總體大于TT螺釘固定椎體,最大差值為75kPa。有融合器時(shí),CBT螺釘固定單元的最大應(yīng)力總體小于TT螺釘固定椎體,最大差值為130kPa左右。同時(shí),置入融合器后CBT螺釘固定的運(yùn)動(dòng)單元最大應(yīng)力減小。(4)運(yùn)動(dòng)單元最大應(yīng)變位于椎體,其分布特征與椎體應(yīng)力分布大致對(duì)應(yīng)。CBT螺釘固定椎體應(yīng)變小于TT螺釘,融合器的置入可以減輕運(yùn)動(dòng)單元最大應(yīng)變。(5)CBT螺釘固定椎體的活動(dòng)度小于TT螺釘,融合器的置入將減少運(yùn)動(dòng)單元活動(dòng)度。結(jié)論通過CT掃描信息建立的螺釘固定腰椎三維有限元模型可用于生物力學(xué)研究。融合器的置入以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化均使得CBT螺釘?shù)目拱螐?qiáng)度以及固定剛度發(fā)生變化。當(dāng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí),運(yùn)動(dòng)單元的最大應(yīng)力位于橫聯(lián)與釘棒,最大應(yīng)變位于椎間盤與上下終板接觸面。CBT螺釘?shù)氖褂貌粫?huì)顯著改變TT螺釘固定時(shí)的椎體受力特征,且有利于控制椎體運(yùn)動(dòng)單元的變形和位移,使得運(yùn)動(dòng)單元更加穩(wěn)定,其臨床應(yīng)用效果要優(yōu)于TT螺釘。融合器的置入可以使最大應(yīng)變及活動(dòng)度降低,但對(duì)應(yīng)力的影響與螺釘類型有關(guān)。
【圖文】：

模型分析流程

圖 3 椎間盤模型Fig.3 Model of intervertebral disk螺釘?shù)慕M裝在 PRO/E 中進(jìn)行，組裝后模型見圖 4。有限元時(shí)采用韋恩斯坦技術(shù)，將螺釘沿著椎弓根解剖線，平行于椎體終釘?shù)乐睆綖?6.5 mm，長度 40 mm。CBT 螺釘置入時(shí)進(jìn)釘點(diǎn)為上突下緣下方 1 mm 的結(jié)合點(diǎn)，以左側(cè)椎弓根投影 5 點(diǎn)向 11~12 點(diǎn)椎弓根投影 7 點(diǎn)向 12~1 點(diǎn)方向置釘，釘?shù)劳鈨A角為 8~10°，頭傾徑為 5.5 mm，長度為 35 mm。所有螺釘都被植入適當(dāng)?shù)奈恢�，壞或滲透到椎體前緣等可能影響螺釘固定強(qiáng)度的破壞。模擬植入醚酮）材質(zhì)融合器是美國強(qiáng)生公司 9 號(hào)融合器，長 25mm，寬 1
【學(xué)位授予單位】：安徽醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R687.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號(hào)：2655750