组配式3D打印假体重建枢椎前柱的有限元分析

作者：郑炜; 张杰; 严振鹏; 胡劲博; 万炯熙; 杨兴海^*

来源：脊柱外科杂志, 2022, 20(06): 390-395.

• 枢椎
• 骨肿瘤
• 计算机辅助设计
• 成像,三维

目的 探讨计算机模拟枢椎椎体肿瘤切除后以组配式3D打印假体进行枢椎前柱重建的稳定性及生物力学特点，为该假体的改进和临床应用提供理论依据。方法 将1例成年健康男性颅底至C5的CT数据导入有限元建模软件进行正常颈椎三维有限元建模(正常模型)。在正常模型的基础上模拟枢椎肿瘤切除，建立枢椎缺损模型。将前期研发的组配式3D打印假体数据导入枢椎缺损模型并进行模拟安装，建立组配式3D打印假体重建模型(重建模型)。对正常模型与重建模型在前屈后伸、左右侧曲和轴向旋转状态下的运动进行有限元分析，比较2个模型的活动度(ROM)及应力分布特点。结果 在相同转角情况下，重建模型在各工况下的扭矩均较正常模型有所增加，前屈时增加14.2%，后伸时增加61.6%，左旋时增加53.0%，右旋时增加58.3%，左侧曲时增加30.6%，右侧曲时增加28.3%。重建模型的稳定性较正常模型增强，刚度有所提升。钉道周围骨质应力集中，主要在与假体固定螺钉接触的头部和根部，全工况钉道骨质应力范围为1.13～6.65 MPa。结论 组配式3D打印假体用于枢椎肿瘤切除后前柱重建，其力学性能稳固，应力分布合理，为解决枢椎肿瘤切除后前柱重建难题提供了新的解决方案。

• 单位
  长征医院; 中国人民解放军第二军医大学