寰椎三维有限元模型的建立及其骨折机制

摘要

目的建立寰椎的三维有限元模型(FEM),并对寰椎各型骨折的可能机制予以分析.方法通过CT扫描获取寰椎的空间结构信息,利用软件建立其三维有限元模型,模拟临床的不同情况,以Ansys软件分析头颅位于屈曲位、后伸位以及头颅过度后伸时寰椎后弓与枢椎棘突接触等条件下,寰椎不同部位的应力变化情况.结果(1)在不同的边界条件下,头颅位于屈曲位或后伸位上关节面受来自头颅的纵向作用力时,应力最大点集中于前弓,次级应力集中区域为侧块及后弓.由于此时侧块上下方向的活动被限制,应力的集中是因上关节面受力后推压侧块向外侧滑移,使得前后弓受牵拉张力所致.(2)头颅过度后伸寰椎后弓与枢椎棘突接触时,后弓加载,应力明显集中于寰椎后弓的近侧块处.结论(1)无论头颅位于屈曲位、中立位或后伸位,当受纵向作用力时,首先引起的是寰椎前弓的骨折;如外力足够大或持续的时间较长,将导致Jefferson骨折产生.(2)单纯后弓骨折是由于头部后伸,在上关节面受轴向压力同时,寰椎后弓受到枕骨或枢椎棘突的作用,应力集中于寰椎后弓的薄弱点所致.