上颈椎椎弓根螺钉内固定有限元模型的建立及生物力学分析

摘要

目的 探讨不同斜坡椎管角对C 0～C3颈椎-钉棒固定系统拔出力的影响.方法 选择1例成年健康男性,重建上颈椎C 0～C3三维模型及上颈椎-钉棒系统有限元模型,提取各节段自由度,运算并获得各解剖结构的应力应变等数据,尤其是不同的斜坡椎管角条件下,固定螺钉的结构应力.结果 C 0～C 1、C 1～C2、C 2～C3各节段自由度相对于正常模型分别下降21.50％、42.03％、38.50％.C 1置入螺钉最大米塞斯(Mises)应力为303 MPa,C 2置入螺钉最大Mises应力为263 MPa,C 3置入螺钉最大Mises应力为233 MPa,C 1～C3螺钉Mises应力呈现递减趋势.在不同斜坡椎管角工况载荷条件下,C 1～C3螺钉监测点的拔出力,跟随斜坡椎管角增大趋势,螺钉拔出力呈现增长趋势.结论 上颈椎椎弓根螺钉内固定有限元模型具有精确的几何外形,能够准确模拟实际临床力学环境,从而为临床枕颈融合固定提供良好的术前指导.