青少年经口寰枢椎前路钢板固定计算机有限元分析

• 作者: 刘颖 宁鹏飞 张凤英 张斌 曹莉 李志军 李筱贺
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 青少年 寰椎 枢椎 内固定 有限元分析 临床应用解剖 生物力学 应力分布
• 年，卷（期）: 2019,（28）
• 所属期刊栏目: 骨关节生物力学
• 页码范围: 4535-4540
• 页数: 6页
• 分类号: R456|R681.5|R318
• 字数: 2102字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.1336

摘要

背景:寰枢椎与其他椎体相比具有独特的解剖上和功能上的差异,如果寰枢椎损伤,由于寰枢椎主要承重是前中柱,传统的后路固定并不能达到理想修复效果,所以需要探索更有效的固定方式.目的:对青少年经口寰枢椎钢板前路固定力学参数进行计算机有限元分析,为该年龄段手术的开展及改进提供参考.方法:选取2016年2月于内蒙古医科大学第二附属医院就诊检查的符合实验条件的患者影像学资料1例,男,12岁,体质量52 kg,非颅底-寰枢椎疾病患者.采用Mimics 16.01软件对影像资料进行重建,参照患者寰枢椎解剖径线,利用Pro/ENGINEER 4.0软件对经口寰枢椎前路钢板进行设计,将设计后的钢板螺钉三维模型导入Mimics 16.01中,按照经典经口寰枢椎前路手术要求进行配准,并对模型进行面、体网格划分和材料赋值,垂直方向加载60 N,表面施加15 N?m力矩,模拟前屈、后伸和侧弯3种运动状态,测量螺钉和棒的应力.试验于2017年1月24日经内蒙古医科大学伦理委员会批准,批准号为20170124.结果与结论:寰枢椎三维重建模型共划分14541个体网格,5247个节点,对模型进行加载后,与其余部位螺钉相比,上位螺钉根部前屈应力最大,为(54.21±4.32)MPa(F=69.15,P<0.05);下位螺钉根部和尖端侧弯应力最大,分别为(69.22±4.12)MPa(F=89.34,P<0.05)和(87.15±6.57)MPa(F=57.23,P<0.05).前屈和后伸状态下上位螺钉根部应力大于下位(P<0.05),而在侧弯时下位螺钉根部应力大于上位;在相同运动状态下,下位螺钉顶端应力大于根部(P<0.05).结果显示经口寰枢椎固定系统对该青少年应力分布较为合理,能够承受正常寰枢椎运动承载的应力.