非融合人工椎體疲勞實(shí)驗(yàn)與有限元仿真.pdf

1、近年來(lái)，腰椎間盤(pán)突出、腫瘤和暴力外傷等導(dǎo)致腰椎病變受損的疾病成為生活中常見(jiàn)病，患者腰椎正常的生理活動(dòng)受限。目前重建病變腰椎生理功能和力學(xué)特性的方法主要是采用脊柱融合技術(shù)，脊柱融合技術(shù)雖然能夠重建病變椎體的生理結(jié)構(gòu)，卻并不能恢復(fù)椎體骨原有的活動(dòng)度。為此課題組以脊柱生物力學(xué)與材料學(xué)為依據(jù)設(shè)計(jì)了一種新型非融合技術(shù)人工椎體，在患者使用此非融合人工椎體置換后重建了原有脊柱結(jié)構(gòu)的同時(shí)維持了一定的相鄰椎體骨節(jié)段間活動(dòng)度；人工椎體在植入人體后長(zhǎng)時(shí)間受到

2、人體的軸向壓縮、扭轉(zhuǎn)與側(cè)向彎曲、前后屈曲等力的交互作用,有必要對(duì)設(shè)計(jì)出的人工椎體進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)與有限元仿真。
　　利用萬(wàn)能拉壓電子試驗(yàn)機(jī)對(duì)人工椎體樣件進(jìn)行軸向壓縮疲勞試驗(yàn)，采用500萬(wàn)次2 Hz0.3 KN的正弦軸向壓力對(duì)其進(jìn)行疲勞實(shí)驗(yàn)，觀察其疲勞特性，在疲勞實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)及每經(jīng)過(guò)100萬(wàn)次疲勞載荷試驗(yàn)后對(duì)人工椎體樣件進(jìn)行軸向壓縮實(shí)驗(yàn)，以測(cè)量其剛度變化；疲勞實(shí)驗(yàn)前后對(duì)人工椎體樣件進(jìn)行超聲波清洗，用電子稱(chēng)來(lái)檢測(cè)其植入人體后的材料磨損量。利

3、用微控扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量人工椎體與人工椎間盤(pán)的扭轉(zhuǎn)角度與扭矩的關(guān)系；利用逆向工程技術(shù)建立了一種新型非融合人工椎體的植入人體后的有限元置換模型，在Ansys Workbench分析其植入人體后的應(yīng)力與疲勞壽命分布，為投入臨床應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。
　　由鈦合金托板、立柱與醫(yī)用硅膠髓核組裝而成的人工椎體的結(jié)構(gòu)合理，在軸向壓縮、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，人工椎體與原置換組織的運(yùn)動(dòng)范圍與力學(xué)性能相仿；人工椎體樣件在200～300萬(wàn)次軸向疲勞載荷作