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摘要
目的：比较半螺纹、双螺纹、全螺纹C2椎弓根拉力螺钉系统固定治疗枢椎环骨折的生物力学特性，为临床选择椎弓根螺钉提供参考。方法：获取1名28岁健康成年男性志愿者的C0～C3节段薄层CT扫描数据，建立正常颈椎C0～C3节段三维六面体网格有限元原始模型。参照既往枢椎环骨折C2椎弓根骨折分型，通过弱化网格单元强度的方法在原始模型上建立A、B、C三种枢椎环骨折模型：A型骨折模型，双侧椎弓根对称性骨折；B型骨折模型，单侧上关节突及椎体后壁骨折，伴对侧椎弓根骨折；C型骨折模型，双侧上关节突骨折，伴椎体后壁骨折。分别用单螺纹、双螺纹及全螺纹椎弓根拉力螺钉系统模拟固定C2-3节段，在模型枕骨髁部施加50N垂直向下压力模拟头颅重力，同时施加1.5N·m力矩使模型加载前屈、后伸、侧屈及旋转四种生理载荷，比较各固定模型在各工况下节点路径上的位移及应力分布情况。结果：固定A型骨折模型后，单螺纹螺钉在各工况下节点路径上的最大位移均小于双螺纹螺钉和全螺纹螺钉；固定B型骨折模型后，单螺纹及双螺纹螺钉各工况下节点路径上的最大位移小于全螺纹螺钉，单螺纹螺钉在前屈、后伸工况下节点路径上的最大位移小于双螺纹螺钉，在侧屈及旋转工况下节点路径上的最大位移大于双螺纹螺钉；固定C型骨折模型后，单螺纹螺钉各工况下节点路径各方向上的最大位移均大于双螺纹螺钉和全螺纹螺钉。固定不同类型骨折的应力极值，A型骨折模型，单螺纹螺钉的应力极值最小，全螺纹螺钉在前屈及后伸工况下应力极值大于双螺纹螺钉，侧曲与旋转小于双螺纹螺钉；B型骨折模型，除旋转工况外，单螺纹螺钉的应力极值均最小；C型骨折模型，单螺纹螺钉的应力极值最小，全螺纹螺钉的应力极值最大。单螺纹螺钉应力主要集中在骨折断端附近及尾端钉帽与椎体表面接触区域，应力极值在骨折断端螺杆处；双螺纹螺钉和全螺纹螺钉应力主要集中在头端螺纹与尾端螺纹，钉帽与椎体后表面接触部位应力较小，应力极值在尾端螺纹与骨皮质交接处。结论：单螺纹螺钉固定B型骨折椎体后壁及上关节突一侧及C型骨折的生物力学效果更佳；双螺纹螺钉固定A型骨折及B型骨折椎弓根骨折一侧生物力学效果更好；全螺纹螺钉在固定所有骨折类型的生物力学性能均不及单螺纹和双螺纹螺钉。
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