经皮前路腰骶融合螺钉的有限元分析

摘要

目的利用三维有限元模型初步评价经皮前路腰骶轴向融合（AxiaLIF）螺钉的生物力学性能并临床应用提供依据。方法利用Unigraphics软件对螺钉进行计算机建模,并且以iges格式导入到有限元分析软件ANSYS中进行有限元建模,根据临床实际将建立好的螺钉有限元模型与从"中国力学虚拟人"模型库中选择的完整人体L5-S1的有限元模型有效整合,分析不同工况下螺钉的应力分布情况。结果 3种工况下螺钉应力峰值:垂直载荷为175.334 Mpa、扭转载荷为183.765 Mpa和侧弯载荷为146.237 Mpa。螺钉总体应力均较小,以椎间融合部为中心,上、下3～5个螺纹内局部应力稍高,应力峰值最高值均位于螺钉注射孔下第一个螺纹内。3种工况之间比较,以扭转载荷下应力为最高,垂直载荷次之,侧弯载荷下螺钉所受应力为最小。结论腰骶螺钉强度可以满足人体日常垂直压缩,扭转,侧弯等要求,可进行临床进一步应用。