枢椎齿突骨折的有限元分析

摘要

目的:建立枢椎的三维有限元(FE)模型,探讨在前、后方不同载荷下齿突的不同损伤机制和骨折类型。方法:对一例新鲜枢椎标本进行CT扫描,层厚1 mm,扫描图像转换后输入微机,通过软件PRO／E重建枢椎的三维立体模型,再转入有限元软件MARK并赋予此模型物理材料属性,然后模拟齿突骨折的受力条件,在齿突中性矢状面对齿突施加不同角度的载荷,分析各种条件下枢椎模型的应力、应变分布,探讨相应条件下可能导致的枢椎齿突骨折类型。结果:(1)对于齿突前部斜向后下方载荷,应力集中区从齿突前上部斜贯穿至后下部;对于齿突前部斜向后上方载荷,应力集中区从齿突前下部斜贯穿至后上部;齿突腰部始终保持高应力;(2)在齿突后部载荷下,其应力集中情况与前部载荷相似,不过应力集中区位置有所偏下。结论:(1)在齿突中性矢状面,齿突前部载荷容易导致齿突腰部发生断裂,形成枢椎齿突Ⅱ型骨折,也可能导致基底部发生断裂,形成枢椎齿突Ⅲ型骨折;(2)齿突后部载荷更容易导致基底部发生断裂,形成枢椎齿突Ⅲ型骨折。