基于椎弓根螺钉的新型聚醚醚酮树脂动态稳定内固定系统的生物力学评价

摘要

目的 评价一种基于椎弓根螺钉的新型聚醚醚酮树脂(PEEK)动态稳定内固定系统的生物力学特性. 方法 将整套测试装置加载于试验机上进行静态测试(压弯、拉伸和扭转)和疲劳测试.静态压缩弯曲与拉伸弯曲试验采用位移控制加载,以25 mm/min速率将内固定系统压或拉至破坏；静态扭转试验采用扭转角度控制加载,以60°/min的速率将结构物扭转至极限状态.疲劳试验采用载荷控制的压弯疲劳加载,加载的波形为正弦波,加载频率为5 Hz,载荷比为10,循环极限次数为500万次. 结果 PEEK动态稳定内固定系统静态压缩弯曲2％变形位移为1.52 mm,弹性位移为(6.39±1.80) mm,屈服载荷为(1505.86±189.17)N,压弯刚度为(236.16±59.64) N/mm,极限载荷为(1649.05±206.46)N；静态拉伸弯曲2％变形位移为1.52 mm,弹性位移为(24.86±5.71) mm,屈服载荷为(2041.50±605.80)N,拉弯刚度为(28.70±7.47) N/mm,极限载荷(2424.51±625.82) N;静态扭转2％变形角位移为1.95°,弹性角位移为8.73°±3.69°,屈服扭矩为(6.48±1.93)N·m,扭转刚度为(0.73±0.20) N/mm,极限扭矩为(9.31±1.12)N·m.脊柱内固定系统疲劳极限载荷参考值为1000 N. 结论 PEEK动态稳定内固定系统具有较好的动态稳定性,且能保留固定节段活动度.