樞椎前路解剖型鋼板的研制及有限元分析.pdf

1、目的：通過(guò)影像學(xué)的手段，觀(guān)察和測(cè)量國(guó)人C2-3的相關(guān)徑線(xiàn)及角度，以國(guó)人C2-3解剖學(xué)參數(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出一套樞椎前路解剖型鋼板內(nèi)固定系統(tǒng)。并用有限元法將樞椎前路解剖型鋼板內(nèi)固定系統(tǒng)加載到模擬的C2和C3骨塊模型中，分析在壓縮、拉伸、側(cè)彎和旋轉(zhuǎn)工況下內(nèi)固定的應(yīng)力分布特點(diǎn)。
　　 方法：在100例正常國(guó)人成年人頸椎X線(xiàn)片的側(cè)位片、上頸椎的CT及3DCT圖像上進(jìn)行有關(guān)參數(shù)測(cè)量，包括樞椎的后傾角(＜α)，樞椎下終板上2mm處樞椎的前后徑(

2、EF)、連接兩樞椎上關(guān)節(jié)面與其橫突移行部分與樞椎正中線(xiàn)的交點(diǎn)處樞椎的前后徑(AP)、突點(diǎn)上樞椎前緣的長(zhǎng)(AO)、突點(diǎn)下樞椎前緣的長(zhǎng)(OB)、樞椎前下緣橫徑(WAIL)、樞椎前下唇的高度(HAIL)、樞椎前下唇與橫斷面的夾角(＜β)、C2/3椎間盤(pán)前緣高(BC)、C3椎體前緣高(CD)、C3椎體中部的前后徑(XY)等。根據(jù)獲得的解剖學(xué)參數(shù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，據(jù)此設(shè)計(jì)出樞椎前路解剖型鋼板。并將本實(shí)驗(yàn)研制的樞椎前路解剖型鋼板內(nèi)固定系統(tǒng)加載到模

3、擬的C2和C3骨塊模型中，分析內(nèi)固定在壓縮、拉伸、側(cè)彎、旋轉(zhuǎn)方向上的的應(yīng)力分布情況，并與普通鎖定型頸椎前路鋼板進(jìn)行比較。
　　 結(jié)果：測(cè)得結(jié)果為樞椎的后傾角(＜α)為(19.32±3.07)°，樞椎下終板上2mm處樞椎的前后徑(EF)為(14.75±1.17)mm、連接兩樞椎上關(guān)節(jié)面與其橫突移行部分與樞椎正中線(xiàn)的交點(diǎn)處樞椎的前后徑(AP)為(11.54±1.17)mm、突點(diǎn)上樞椎前緣的長(zhǎng)(AO)為(6.86±0.90)mm、突點(diǎn)

4、下樞椎前緣的長(zhǎng)(OB)為(7.34±1.08)mm、樞椎前下緣橫徑(WAIL)為(16.11±0.99)mm、樞椎前下唇的高度(HAlL)為(3.26±0.81)mm、樞椎前下唇與橫斷面的夾角(<β)為(31.99±5.37)°、C2/3椎間盤(pán)前緣高(BC)為(3.66±0.83)mm、C3椎體前緣高(CD)為(13.09±1.11)mm、C3椎體中部的前后徑(XY)為(14.63±1.59)mm。CT上測(cè)得樞椎椎體前結(jié)構(gòu)兩外側(cè)緣的夾角

5、由上往下逐漸增大。有限元方法分析得出應(yīng)力/應(yīng)變集中分布在骨螺釘和內(nèi)植入固定板的結(jié)合部位以及內(nèi)固定板的中心位置；樞椎前路解剖型鋼板最上面的螺釘不植入時(shí)與普通頸椎前路鋼板相比，在拉伸工況下較應(yīng)力值稍大，而在壓縮、側(cè)彎、旋轉(zhuǎn)工況下應(yīng)力值都要??；當(dāng)本鋼板最上面的螺釘植入時(shí)應(yīng)力值較大。
　　 結(jié)論：樞椎前路解剖型鋼板內(nèi)固定系統(tǒng)符合國(guó)人頸椎的解剖要求，具有良好的生物力學(xué)性能。本鋼板最上面的螺釘不植入時(shí)與鎖定型鋼板頸椎前路鋼板，在壓縮、拉伸、