人工寰齿关节置换后寰枢椎骨性结构生物力学性能的有限元分析

• 作者: 张美超 胡勇 袁振山 赵红勇 顾勇杰
• 来源期刊: 中华创伤杂志
• 关键词: 颈椎 生物力学 有限元方法 寰齿关节
• 年，卷（期）: 2013,（12）
• 所属期刊栏目: 生物力学
• 页码范围: 1204-1209
• 页数: 6页
• 字数: 4160字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3760/cma.j.issn.1001-8050.2013.12.020

摘要

目的 利用三维有限元分析研究人工寰齿关节固定模型在不同工况下寰枢椎骨性结构的应力特点,并从应力角度探讨改良人工寰齿关节的方向. 方法 通过CT扫描获取人工寰齿关节和颈椎图像信息,应用Mimics软件、Freeform软件和Ansys软件建立人工寰齿关节固定的三维有限元模型,观察前屈、后伸、侧弯、旋转载荷下固定整体的应力特点,分析人工寰齿关节固定模型中骨性结构的生物力学特性. 结果 在前屈状态下,寰椎侧块与后弓交界处最大应力值为0.138×108 N/m2,枢椎钉孔处、钢板与枢椎接触处和枢椎椎弓处最大应力值为0.201×108 N/m2.在后伸运动状态下,寰椎侧块与椎弓根交界处最高应力值为0.666×107 N/m2,枢椎椎弓处应力最高应力值为0.254×108 N/m2.寰枢椎钉孔处出现应力集中.在右侧弯状态下,寰椎右侧块钉孔处最高应力值为0.124×108 N/m2,枢椎与钢板右侧接触处最大应力值为0.178×108 N/m2.在右旋转状态下,寰椎两侧后弓与侧块交界处最大应力值为0.847×107 N/m2,枢椎与钢板接触处最大应力值为0.170×109 N/m2.所建立的有限元模型较好地描绘了人工寰齿关节固定的结构特点,共包含28 620个结点、107 441个单元.在不同的工况下,应力主要分布在金属与椎体接触处、钉孔处、寰椎侧块-后弓交界处和枢椎椎弓根处. 结论 人工寰齿关节置换后寰枢椎应力分布较其完整状态时发生改变,对应力有一定的分载作用.利用有限元法可以较完整分析人工寰齿关节固定模型的受力情况.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张美超	南方医科大学生物力学重点实验室	146	1752	21.0	31.0