可吸收镁合金寰枢椎脱位固定系统的生物力学仿真

• 作者: 崔海坡 赵云川 邵将 张跃辉 杜科伟 郭润田
• 来源期刊: 医用生物力学
• 关键词: 寰枢椎脱位 可吸收镁合金 固定 有限元分析
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 脊柱生物力学专栏|Special Column on Spine Biomechanics
• 页码范围: 216-223
• 页数: 8页
• 分类号: R318.01
• 语种: 中文
• DOI: 10.16156/j.1004-7220.2021.02.008

摘要

目的 研究可吸收镁合金螺钉应用于寰枢椎脱位固定的可行性.方法 选用WE43型镁合金,设计4种不同螺纹形式(三角形、矩形、梯形、锯齿形)镁合金螺钉,对螺钉-聚氨酯试验块模型、寰枢椎固定系统模型进行有限元仿真分析,获得模型上的应力分布和位移分布.结果 按照ASTM F543标准对镁合金螺钉进行拔出力仿真分析,三角形、矩形、梯形、锯齿形螺纹螺钉上的应力分别为146.20、185.22,194.98,264.55 MPa,即三角形螺纹螺钉的抗拔出力最大,且应力峰值最小;用三角形螺纹镁合金螺钉进行寰枢椎固定可以满足颈部屈伸、旋转、侧倾所需的强度要求;在三角形螺纹螺钉表面喷涂羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)涂层后,螺钉上应力峰值降低了17.16 MPa,涂层上的应力在涂层与基体的结合强度范围内.结论 在相同载荷条件下,三角形螺纹螺钉具有较好的稳定性,抗拔出力性能最佳;使用热处理后的三角形螺纹镁合金螺钉进行寰枢椎固定,螺钉强度满足承载要求;在螺钉表面喷涂HA涂层,可优化螺钉的力学性能,并且涂层与螺钉之间有良好的结合强度.