三维有限元分析脊柱中胸段(T6-8)结核经肋椎单元植入物固定的应力变化

• 作者: 左媛 李筱贺 杨学军 江建明 肖宇龙 赵岩 霍洪军
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 植入物 数字化骨科 中段胸椎 肋椎单元固定 有限元分析 生物力学
• 年，卷（期）: 2015,（17）
• 所属期刊栏目: 数字化骨科
• 页码范围: 2762-2767
• 页数: 6页
• 分类号: R318
• 字数: 6341字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2015.17.025

摘要

背景:目前关于T6-T7-T8经肋椎单元固定缺乏相关生物力学模型,另外关于临床断钉断棒、骨融合质量差和邻近节段退变的原因及合理解释,也无基础研究参数支持.目的:建立 T6-8结核病灶清除植骨、后路经肋椎单元固定系统三维有限元模型,分析其所受应力并对其进行改进.方法:获取1例男性(身高172 cm,体质量71 kg,年龄39岁)T7椎体结核病患进行螺旋CT扫描,将所得数据导入计算机,通过Mimics 13.0软件和Ansys 11.0有限元软件建立T6-8后路病灶清除植骨、经肋椎单元固定系统三维有限元模型,并在椎体上表面施加500 N压力和10 N?m的力矩模拟脊柱前屈、后伸、侧屈3种生理载荷,观察不同载荷下固定器械的应力分布,并对其进行比较.结果与结论:在前屈和后伸运动状态下,螺钉尾部是应力最为集中的部位,上位螺钉大于中、下位螺钉;对于连接棒,中部总是小于下端,且中部应力为零;侧弯位,上、中位螺钉尾部应力相当,连接棒单侧应力相当.同一部位在3种运动状态下比较,连接棒中段在侧弯运动下应力增大,下位螺钉末端在3种运动状态下应力相当.提示T6-8运动节段后路椎间植骨、经肋椎单元内固定的结核患者在做前屈、后伸、侧弯这3种运动时,上位螺钉尾部较中、下位螺钉更容易发生疲劳性断裂;在做前屈、后伸运动时连接棒下端和在做侧弯运动时连接棒中段更容易发生疲劳性断裂.