寰椎侧块-枢椎椎板螺钉固定的有限元分析

作者：张凯; 刘新宇; 黄晓慧; 汪耀; 田永昊

来源：中国脊柱脊髓杂志, 2011, 21(02): 125-128.

DOI：10.3969/j.issn.1004-406X.2011.02.09

• 枢椎
• 椎板
• 有限元
• 生物力学 Axis
• Lamina
• Finite element analysis
• Biomechanics

目的:建立寰椎侧块-枢椎椎板螺钉固定的三维有限元模型并进行有限元分析,探讨其生物力学特性。方法:通过CT扫描获取1例健康成年男性寰枢椎图像信息,应用VTK软件及ABAQUS软件构建寰椎侧块-枢椎椎板螺钉固定的三维有限元模型,观察中立、前屈/后伸、侧弯、旋转、前后平移等载荷下固定系统的应力变化,分析寰枢侧块-枢椎椎板螺钉固定系统的生物力学特性。结果:所建立的有限元模型逼真地描绘了寰椎侧块-枢椎椎板螺钉固定系统的结构特点,共包含183363个节点(椎骨130982个,螺钉52381个),116082个单元(椎骨83776个,螺钉32306个)。在不同运动状态下,螺钉应力分布主要集中在螺钉置入骨质部分的根部周围和钉棒连接处。前屈载荷时,连接棒从头端至尾端的应力逐步减小,在寰椎侧块螺钉的钉棒连接处应力最大;其他载荷下连接棒应力分布从头端至尾端逐步增大,至枢椎椎板螺钉的钉棒连接处达到最大。后伸和旋转载荷下,螺钉存在明显的高应力区,各螺钉的应力最大值大于其他运动状态。结论:寰椎侧块-枢椎椎板螺钉固定系统固定时各螺钉在颈椎旋转及后伸时所受应力明显增加,术后应避免颈椎过度旋转及后伸,以减少螺钉松动和断裂的发生。

• 单位
  山东大学; 山东大学齐鲁医院; 材料学院