模拟Ⅱ型齿状突骨折空心加压螺钉固定的三维有限元分析

摘要

目的：通过计算机技术建立Ⅱ型齿状突骨折空心加压螺钉固定的术后模型，并观察寰枢椎的生物力学变化及空心螺钉的应力情况。 方法：（1）获取正常成人的寰枢椎CT扫描的计算机数字图像数据，利用Mimics软件将图像坐标数据转换成ASCII格式的点云数据，并利用Geomagic studio软件对点云进行处理，通过UG软件建立寰枢椎几何模型，然后导入有限元处理软件Hypermesh、Ls-dyna建立正常的寰枢椎有限元模型。（2）在UG软件中，将正常寰枢椎几何模型的齿状突打断，制造Ⅱ型齿状突骨折，同时制作钛钉几何模型，同样导入Hypermesh、Ls-dyna软件，得出伤椎和钛钉的有限元模型，并经枢椎基底部固定齿状突，得出术后有限元模型。（3）通过观察两模型的应力云图变化分析术后寰枢椎各部位受力情况，并通过对比两模型齿状突的刚度及强度，分析此术式的稳定性。 结果：建立了Ⅱ型齿状突骨折空心螺钉固定的术后有限元模型，共生成壳单元13661个，实体单元22315个，弹簧单元196个。术后模型最大应力集中部位出现在螺钉衔接骨折处。施加相同的适度载荷，两模型位移云图无明显差异，说明寰枢复合体术后的稳定性可。在术后模型中，随着载荷增加，螺钉会出现形变，但骨折的齿突未见明显移位。术后骨折未愈合的齿突强度、刚度是完整齿突的1/3-1/2。 结论：（1）本研究所建的Ⅱ型齿状突骨折三维有限元模型外观逼真，可以用来进行生物力学研究。（2）术后模型模拟前路空心加压螺钉固定Ⅱ型齿状突骨折，不仅稳定性较好，而且最大限度地保留了颈椎的活动度。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略词

声明

第一章前言

第二章材料与方法

2.1实验标本

2.2设备

2.3几何建模方法

2.3.1枕颈区CT图像扫描

2.3.2点云数据的获取

2.3.3点云数据的过滤

2.3.4几何模型的建立

2.4完整模型有限元网格划分

2.4.1前处理

2.4.2有限元模型的建立

2.4.3材料参数的定义

2.4.4边界条件与加载的定义

2.5术后模型的建立方法

2.5.1手术原理

2.5.2术后几何模型建立

2.5.3有限元模型建立

第三章结果

3.1正常寰枢椎有限元模型的建立

3.2术后模拟模型的建立

3.3模型仿真结果

3.3.1模型仿真结果演示

3.3.2模型仿真结果分析

第四章讨论

第五章结论

参考文献

综述 有限元技术在颈椎研究中的应用

致谢

攻读学位期间主要成果