胸腰椎前路新型動力加壓內(nèi)固定系統(tǒng)的三維有限元分析.pdf

1、目的:1、為了減少螺釘、連接棒等內(nèi)固定器械對椎體間植骨部分的的應(yīng)力遮擋效應(yīng)，促進(jìn)植骨融合設(shè)計(jì)研究一種能在植骨界面上產(chǎn)生有限滑動加壓機(jī)制的胸腰椎前路新型動力加壓內(nèi)固定系統(tǒng)2、選取健康成年人脊柱的T12到L2節(jié)段，通過有限元軟件建立其模型，并驗(yàn)證該模型的有效性;分別建立應(yīng)用傳統(tǒng)釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)和新型動力加壓內(nèi)固定系統(tǒng)兩種不同手術(shù)方式的三維有限元模型。3、分析對比兩種手術(shù)方式在不同動作載荷下內(nèi)固定物和植骨的應(yīng)力分布情況，以證明新型動力加壓內(nèi)固定

2、系統(tǒng)對減少應(yīng)力遮擋和應(yīng)力集中的有效性，為下一步的體外實(shí)物模型試驗(yàn)和臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　方法:選取1名健康成年志愿者，通過螺旋CT和Mimics、Solidworks、HyperMesh、Abaqus等計(jì)算機(jī)程序創(chuàng)建其脊柱T12～L2節(jié)段的有限元模型，并通過與前人實(shí)驗(yàn)所得脊柱功能單位(FSU)的平均剛度進(jìn)行對比來驗(yàn)證所建模型的可行性。在有效性模型上建立在L1節(jié)段發(fā)生爆裂性骨折的情況下分別行前路鈦網(wǎng)植骨并傳統(tǒng)釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)和前

3、路鈦網(wǎng)植骨并新型動力加壓內(nèi)固定系統(tǒng)兩種不同手術(shù)方式的有限元模型。在兩種不同手術(shù)方式的有限元模型上分別給予前屈、后伸、側(cè)屈、扭轉(zhuǎn)、垂直等動作負(fù)荷，通過應(yīng)力的分布顯示圖觀察對比兩種不同手術(shù)方式中植骨、螺釘、連接棒和鈦網(wǎng)的應(yīng)力分布形態(tài)和所受應(yīng)力的平均值、最大值;并對兩種手術(shù)方式在垂直載荷下植骨所受應(yīng)力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較。
　　結(jié)果:1、成功創(chuàng)建了健康成年人脊柱T12～L2節(jié)段的有限元模型，并且通過脊柱功能單位(FSU)平均剛度證實(shí)了模型的可

4、行性。2、在可行性模型的基礎(chǔ)上成功建立了L1節(jié)段發(fā)生爆裂性骨折后行前路鈦網(wǎng)植骨傳統(tǒng)釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)和前路鈦網(wǎng)植骨新型動力加壓內(nèi)固定系統(tǒng)兩種不同手術(shù)方式的有限元模型。3、在前屈、后伸、側(cè)屈、扭轉(zhuǎn)、垂直等動作載荷下，應(yīng)力分布圖顯示兩種不同手術(shù)方式的應(yīng)力分布形態(tài)大致相同，其中內(nèi)固定器械的應(yīng)力主要集中分布在鈦網(wǎng)兩端、螺釘根部和連接棒上;通過對比兩種手術(shù)方式中內(nèi)固定器械和植骨所受應(yīng)力的平均值與最大值，螺釘和連接棒在新型動力加壓內(nèi)固定系統(tǒng)中所受應(yīng)力小

5、于其在傳統(tǒng)釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)所受應(yīng)力，鈦網(wǎng)和植骨在新型動力加壓內(nèi)固定系統(tǒng)中所受應(yīng)力大于其在傳統(tǒng)釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)所受應(yīng)力，且在垂直負(fù)荷作用下植骨所受應(yīng)力差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.048＜0.05)。
　　結(jié)論:1、研發(fā)了一種胸腰椎前路新型動力加壓內(nèi)固定系統(tǒng)。2、創(chuàng)建了健康成年人脊柱T12～L2節(jié)段的三維有限元模型，并且證實(shí)了所建模型真實(shí)可行性。3、在L1節(jié)段，前路鈦網(wǎng)植骨并傳統(tǒng)釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)和新型動力加壓內(nèi)固定系統(tǒng)在不同載荷下的應(yīng)力分布