可动人工腰椎置入对邻近节段椎间盘应力影响的有限元分析

• 作者: 刘俭涛 吕东波 牛斌斌 王宏博 贺西京 高延征 高正超
• 来源期刊: 中华创伤杂志
• 关键词: 脊柱骨折 腰椎 假体植入 有限元分析 生物力学
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 脊柱脊髓损伤
• 页码范围: 22-29
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3760/cma.j.issn.1001-8050.2019.01.006

摘要

目的 对比可动人工腰椎置人与传统椎体切除融合术对邻近椎间隙应力的影响,为新型假体置入的生物力学安全性提供参考.方法 选取1名健康成人的全腰椎薄层CT扫描数据导入计算机辅助软件Mimics 16.0进行三维重建.利用计算机辅助软件Geomagic Studio 12.0对重建后的三维模型进行光滑处理.然后运用计算机辅助软件Hypermesh 13.0及Solidworks 2013对三维模型进行网格划分、参数设置及韧带重建,从而成功构建腰椎生理组有限元模型.在生理组有限元模型的基础上将3个椎体与中间2个椎间隙进行融合固定,构建简化的融合组有限元模型;将划分好的假体模型置入已建立的生理组有限元模型,替换该模型上的L3椎体与邻近的2个椎间盘,获得新型假体置换后的非融合组有限元模型.将三种有限元模型导入计算机辅助软件Abaqus/Explict中,对其进行前屈、背伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转共计六种运动模式下的加载并对邻近节段椎间盘应力变化进行求解.结果 在前屈、背伸、左右侧弯、左右旋转方向上,三组有限元模型邻近椎间盘的最大Mises应力均位于载荷作用部位且随着载荷的增加而增大.在最大加载载荷下,融合组邻近椎间盘在上述方向上的Mises应力(L1-2分别为0.79,0.96,1.34,1.57,1.26,1.92 MPa;L4-5分别为0.52,1.13,0.94,0.87,1.50,1.74 MPa)较生理组(L1-2分别为0.42,0.53,0.64,0.72,0.57,0.66 MPa;L4-5分别为0.23,0.29,0.37,0.34,0.68,0.63 MPa)明显增大;而非融合组邻近椎间盘Mises应力(L1～2分别为0.38,0.57,0.87,0.90,0.75,1.02 MPa;L4-5分别为0.18,0.26,0.30,0.27,0.81,0.98 MPa)虽然与生理组存在部分差异,但两者十分相似.结论 可动人工腰椎假体置入可以较好地避免邻近节段椎间盘的应力增加,其长期置人人体后有望降低邻近节段椎间盘退变的发生率.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	贺西京	西安交通大学第二附属医院骨科	297	1900	20.0	32.0
2	高延征	河南省人民医院脊柱脊髓外科	130	615	12.0	18.0
3	牛斌斌	西安交通大学第二附属医院骨科	7	27	3.0	5.0
4	高正超	西安交通大学第二附属医院骨科	17	48	5.0	6.0
5	刘俭涛	河南省人民医院脊柱脊髓外科	6	7	2.0	2.0
6	吕东波	河南省人民医院脊柱脊髓外科	3	5	2.0	2.0
7	王宏博	河南省人民医院脊柱脊髓外科	3	3	1.0	1.0