腰椎后路单节段椎弓根螺钉内固定的三维有限元分析

• 作者: 仉建国 吴志宏 徐日新 汪学松 沈建雄 王以朋 赵宇 邢泽军 邱贵兴 闫家智
• 来源期刊: 中华医学杂志
• 学科: 医学
• 关键词: 腰椎 内固定器 有限元分析
• 年，卷（期）: 2009,（1）
• 所属期刊栏目: 临床研究
• 页码范围: 7-11
• 页数: 5页
• 分类号: R6
• 字数: 3631字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2009.01.003

摘要

目的 建立腰34节段的后路经椎弓根螺钉内固定的有限元模型,评估固定前后系统的应力变化,探讨后路内固定对腰椎和内固定器械的力学影响.方法 利用Pro/E三维建模软件模拟脊柱后路的钉棒内固定系统,MIMICS软件模拟手术实际操作,建立后路经椎弓根螺钉固定前后的腰3-4节段三维实体,导入有限元软件ABAQUS中建立三维有限元模型.采用腰4椎体做收敛性分析,建立5种不同网格划分数目的 腰4模型进行验证.分析椎体和螺钉系统在0.5 mPa轴向压力下的力学变化.结果 在均布压力下,腰4模型位移为0.00125815 mm,与基准位移的误差只有0.8167%,模型收敛性好.在轴向压力作用下,固定后的椎体、椎间盘和内固定的应力发生明显变化,椎间盘的应力集中部位由后外侧转向前外侧,固定椎体产生的应力明显减小,应力遮挡效应明显.螺钉根部的上下方,存在着明显的应力集中,且上一椎体固定的螺钉要比下一椎体的螺钉承受应力大.结论 利用计算机辅助系统和有限元分析结合的方法 ,可以模拟腰3-4节段后路椎弓根内固定手术,较直观地观察脊柱后路固定前后系统的力学变化.