【摘 要】
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目的 建立精细下颈椎及三柱损伤后重建的三维有限元模型,探讨两种不同内固定系统重建下颈椎稳定性后的应力分布规律.方法 采集1例27岁正常男性志愿者下颈椎(C3～7)CT数据集,应
【机 构】
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南方医科大学珠江医院骨科中心,广州,510282;汕头大学粤北人民医院骨科
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目的 建立精细下颈椎及三柱损伤后重建的三维有限元模型,探讨两种不同内固定系统重建下颈椎稳定性后的应力分布规律.方法 采集1例27岁正常男性志愿者下颈椎(C3～7)CT数据集,应用Mimics 10.01、Geomagic Studio10.0、HyperMesh10.0、Abaqus6.9.1软件建立下颈椎(C3～7)完整模型、三柱损伤模型、侧块螺钉内固定(1ateral mass screw fixation,LSF)系统重建模型和经关节突螺钉内固定(transarticular screw fixation,TSF)系统重建模型.模拟施加75 N头颅预载荷和1.0 N·m纯力矩,使模型产生前屈、后伸、侧屈和旋转运动,采用Von Mises应力峰值分析LSF和TSF系统重建螺钉应力分布.结果 实验成功建立了正常人C3～7三维有限元模型,共包括177 944个单元,35 668个节点.该模型在前屈、后伸、侧屈和旋转模拟状态下的椎间运动范围(角度)与既往文献实测结果吻合,提示其符合正常人体参数,可用于下一步实验研究.实验成功建立了三柱损伤模型和内固定模型,其中LSF组Von Mises应力集中于钛棒与螺钉接合部分,TSF组应力集中于螺钉中部.在各种工况下TSF组的Von Mises应力峰值明显高于LSF组.结论 作为颈椎后路不同的稳定性重建技术,TSF系统较LSF系统有更高断钉风险.
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