發(fā)布時間：2020-08-26 00:02

【摘要】：目的:設(shè)計一種新型脊柱內(nèi)固定系統(tǒng)Z型橫連;通過建立腰椎L3椎體骨折有限元模型,分析比較三種不同橫連方式固定后脊柱活動度及應(yīng)力變化,比較三種不同橫連方式的生物力學(xué)差異,為臨床應(yīng)用Z型連接器提供生物力學(xué)依據(jù)。研究方法:選取一名正常青年男性的腰椎L1-L5節(jié)段為建模對象,建立腰椎有限元模型并驗證模型有效性,模擬建立L3爆裂骨折模型。在有限元模型上模擬跨傷椎節(jié)段椎弓根螺釘固定,對三種不同的橫連方式(水平雙橫連,X型橫連和Z型橫連)進行生物力學(xué)測試(模型模擬人體重力,其軸向壓力為200N,瞬時作用力為10Nm):分別測量不同橫連方式連接后,固定節(jié)段椎體在屈曲、背伸、側(cè)彎和軸向旋轉(zhuǎn)方向的運動范圍(ROM),并測量椎體,釘棒系統(tǒng)及橫連的Von mises應(yīng)力峰值。結(jié)果:水平雙橫連,X型橫連和Z型橫連在前屈方向的活動度為3.7025°,3.6155°,3.397°;在背伸方向上的活動度為0.8965°,0.8965°,0.8306°;在側(cè)彎方向的活動度為1.921°,1.8859°,1.7032°;在軸向旋轉(zhuǎn)方向的活動度為2.084°,1.7878°和1.4965°。Z型橫連在各個方向的穩(wěn)定性要優(yōu)于水平雙橫連和X型橫連,尤其在橫連最有意義的抗軸向旋轉(zhuǎn)能力上,Z型橫連較水平雙橫連穩(wěn)定性提高28.1%,較X型橫聯(lián)提高16.3%。通過應(yīng)力分布結(jié)果可以看出,Z型橫連能夠降低骨折椎體及其臨近節(jié)段椎體在各種工況下的應(yīng)力值,在前屈工況下,Z型橫連能夠使L2椎體的最大應(yīng)力較水平雙橫連下降64.9%,較X型橫連下降27.8%;在橫連起主要作用的軸向旋轉(zhuǎn)工況下,Z型橫連能夠使L2椎體的最大應(yīng)力較水平雙橫連下降48.6%,較X型橫連下降32.6%。結(jié)論:Z型橫連能夠增加脊柱內(nèi)固定系統(tǒng)的穩(wěn)定性,尤其在抗軸向旋轉(zhuǎn)方面,能夠為椎弓根釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)提供更強的支持。Z型橫連也能夠在一定程度上降低椎體的應(yīng)力峰值,其中以前屈和軸向旋轉(zhuǎn)時更為明顯,從而可能會減少骨損傷發(fā)生的可能。
【學(xué)位授予單位】：中國醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R687.3;R318.01
【圖文】：

裝置可以抵抗由于創(chuàng)傷可能帶來的扭曲和剪切應(yīng)力，從而保證三維固定的確實性和有效性。圖1.1 胸腰椎內(nèi)固定術(shù)后正側(cè)位DR，可見螺釘斷裂最初通過設(shè)計一款X型橫連來增加后路椎弓根釘棒系統(tǒng)的穩(wěn)定性（圖1.2），但X型橫連的機械關(guān)節(jié)過多，臨床操作復(fù)雜，可能會增加臨床使用過程的風(fēng)險，而且在如此有限的體積下設(shè)計多達8個可調(diào)節(jié)長度及角度的關(guān)節(jié)，實體模型的生產(chǎn)也面臨著極大的挑戰(zhàn)。圖1.2 X型橫連設(shè)計草圖受到跨河橋梁三角形懸吊鋼纜的啟發(fā)，結(jié)合臨床手術(shù)需求和“三角形穩(wěn)定性原理”（圖1.3），將水平橫連與斜行橫連融合在一起，在具有操作簡便性及安全性的同時，使新型橫連同時具備橫行連接與斜行連接橫連的優(yōu)點，兼顧提升脊柱內(nèi)固定系統(tǒng)對抗脊柱屈伸、側(cè)彎及旋轉(zhuǎn)方面的能力

4圖1.2 X型橫連設(shè)計草圖形懸吊鋼纜的啟發(fā)，結(jié)合臨床手術(shù)需連與斜行橫連融合在一起，在具有操備橫行連接與斜行連接橫連的優(yōu)點，及旋轉(zhuǎn)方面的能力，從而使脊柱內(nèi)固

中國醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文5圖1.3 “三角形穩(wěn)定性”原理示意圖應(yīng)用3D造型軟件Rhino 5.0設(shè)計一種新型的橫連系統(tǒng)：Z型橫連（圖1.4），將水平橫連與斜行橫連融合在一起，在具有操作簡便性及安全性的同時，兼顧提升脊柱內(nèi)固定系統(tǒng)對抗脊柱屈伸、側(cè)彎及旋轉(zhuǎn)方面的應(yīng)力，從而使脊柱內(nèi)固定系統(tǒng)獲得更好的穩(wěn)定性。Rhino 5.0可以對接目前主流的三維造型軟件，也就是說應(yīng)用Rhino創(chuàng)建的NURBS模型，可以導(dǎo)入到許多建模工程分析軟件中，如我們后續(xù)要應(yīng)用到的solidworks軟件。圖1.4 Z型橫連整體效果圖2.2.1 Z 型橫連說明新型的 Z 型橫連（圖 1.5）利用三角形的穩(wěn)定性原理，將原本雙橫連連接后與縱連桿形成的四邊形分割成兩個三角形，增加內(nèi)固定系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時還能減少內(nèi)固定物的表面張力

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 ;胸椎管狹窄癥診療指南[J];中華骨科雜志;2015年01期

2 王洪偉;李長青;周躍;趙衛(wèi)東;;脊柱骨折經(jīng)傷椎椎弓根置釘附加橫連短節(jié)段固定的穩(wěn)定性測試[J];中國脊柱脊髓雜志;2010年09期

3 武啟軍;王自立;戈朝暉;劉斌;馬騰;;橫連對單節(jié)段短椎弓根螺釘內(nèi)固定的影響[J];寧夏醫(yī)科大學(xué)學(xué)報;2010年02期

4 朱e

本文編號：2804371