下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统的有限元研究

作者：吴卫东; 孙培栋; 刘雄; 陈春; 吴长福; 欧阳钧

来源：中国修复重建外科杂志, 2013, 27(12): 1466-1470.

• 下颈椎
• 前路椎弓根螺钉
• 人工椎体
• 有限元分析

目的利用有限元研究方法,比较下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统(anterior transpedicular screwartifi cial vertebral body,AVB)与传统颈椎前路钉板系统的生物力学性能。方法采集1名38岁正常女性志愿者颈椎(C1~T1)CT数据,应用Mimics 14.0、Geomagic Studio 2013、ANSYS 14.0软件建立下颈椎(C3~7)完整模型、颈椎前路钛板椎体钉(anterior screw plate system,AP)固定模型、AVB固定模型。在C3上分别施加74 N轴向压力及1 N·m纯力偶矩,使模型产生前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋和右旋运动,记录AP组及AVB组Von Mises应力云图及最大应力值,计算并比较3组椎间活动度(range of motion,ROM)。结果实验建立了正常人下颈椎(C3~7)有限元模型,模型包括286 382个单元,414 522个节点,其椎间ROM与Panjabi等及Kallemeyn等实验数据吻合度较好。AP组在钉板连接部位出现应力集中,AVB组应力分布较均匀。在74 N轴向压力、前屈、后伸、左旋、右旋工况下,AP组与AVB组最大应力值差异明显。与AP组相比,AVB组固定节段ROM更小,邻近节段ROM相对较大;与完整组相比,AP组与AVB组的整体ROM减小约3°,但邻近C3、4及C6、7节段的ROM代偿增加约5°。结论 AVB作为一种新型固定技术,其稳定性优于AP,且固定系统断裂的风险显著低于AP。

• 出版日期2013
• 单位莆田学院附属医院; 解剖学教研室; 南方医科大学