3D打印个性化腰椎融合器设计及生物力学性能研究分析

• 作者: 任捷 吕智
• 来源期刊: 中国骨伤
• 关键词: 脊柱融合术 打印,三维 人工植入物 有限元分析
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 所属期刊栏目: 基础研究|Experimental research
• 页码范围: 764-769
• 页数: 6页
• 分类号: R681.5
• 语种: 中文
• DOI: 10.12200/j.issn.1003-0034.2021.08.014

摘要

目的:利用有限元分析方法比较个体化整体型融合器、临床标准双枚子弹头型融合器和健康腰椎在不同工况下腰椎模型生物力学性能的差异.方法:根据真实健康人体腰椎CT扫描数据,利用有限元软件设计出健康人体腰椎的有限元模型作为正常对照组.以此为基础进一步建立个体化整体型融合器腰椎模型和临床标准双枚子弹头型融合器腰椎模型.对3种有限元模型分别施加垂直压缩、前屈、后伸、侧弯等不同载荷,观察腰椎各部件的应力分布与应力大小的变化.结果:临床标准双枚子弹头型融合器腰椎模型中椎体与融合器在后伸工况下受到的应力值最大,分别为45.81 MPa和97.07 MPa.个体化整体型腰椎模型中椎体与融合器的受力更接近健康腰椎模型中椎体与椎间盘的受力.从位移的角度来看,两种融合器腰椎模型各部件的位移均小于健康腰椎模型,说明融合器内固定限制了椎体的活动范围,侧面印证了研究中所建立有限元模型的有效性.而不同工况下个体化整体型融合器腰椎模型中融合器和椎体的位移普遍要比临床标准双枚子弹头型融合器腰椎模型融合器和椎体位移小.结论:融合器在某种程度上能够很好的代替病变的椎间盘,从而达到减少患者疼痛恢复腰椎功能的目的;而融合器的个性化设计则更能满足个体患者的需求,并且对患者腰椎功能的恢复、融合器的使用寿命和相接触椎体的保护都有重要意义,为实际的临床治疗提供了一定的指导.