【摘 要】
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目的:建立儿童颈椎前路内固定系统的三维有限元模型,为研究儿童颈部生物力学特性和损伤机制提供实验依据。方法:完整而精细地建立6岁儿童下颈椎有限元模型,在验证该模型有效性的基础上,进一步对比分析使用自行数字化设计的个性化系列儿童颈前路锁定内固定系统(颈前路Orion钢板内固定:Anterior cervical Orion plate fixation,ACOP、颈前路椎体锁定钢板内固定:Anteri
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目的:建立儿童颈椎前路内固定系统的三维有限元模型,为研究儿童颈部生物力学特性和损伤机制提供实验依据。方法:完整而精细地建立6岁儿童下颈椎有限元模型,在验证该模型有效性的基础上,进一步对比分析使用自行数字化设计的个性化系列儿童颈前路锁定内固定系统(颈前路Orion钢板内固定:Anterior cervical Orion plate fixation,ACOP、颈前路椎体锁定钢板内固定:Anterior cervical vertebral locking plate fixation,ACVLP、颈前路单皮质椎弓根锁定钢板内固定:Anterior cervical single cortical pedicle locking plate fixation,ACSLP、颈前路双皮质椎弓根锁定钢板内固定:Anterior cervical bicortical pedicle locking plate fixation,ACBLP),并获“一种颈前路螺钉锁定内固定系统”专利授权(ZL201822056700.9)。对比分析这4种不同的颈椎前路内固定系统有限元力学性能、螺钉-骨抗拔出力试验的有限元对比分析,内固定方式的位移情况、应力峰值。结果与结论:1.成功仿真构建了儿童颈部有限元三维模型及复杂的解剖学结构和各椎骨几何尺寸的变化特征,为后续损伤机理研究提供新的计算手段;2.该三维有限元模型在6种工况(前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转)下验证了模型的有效性;3.各模型中ACBLP椎体及附件所承受应力最小,内固定最好且对临近节段影响相对较小,ACSLP次之;4.颈前路双皮质椎弓根螺钉内固定(ACBS)中螺钉把持能力或抗拔出能力更出色,而单皮质内固定次之,显示出椎弓根内固定较单纯椎体内固定有更大的稳定性;5.在螺钉拔出过程中,螺钉杆前部承受最大应力,应力向中部及尖部传递过程中呈衰减趋势;6.所有内固定模型中颈椎椎体部位应力峰值最大;7.颈前路Orion螺钉和椎体钉锁定螺钉内固定无螺钉位于椎弓根,故椎弓根几乎无力学传导;8.颈前路单皮质和双皮质椎弓根螺钉内固定中后者椎弓根内应力峰值明显高于单皮质。
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