| 刘志超,蔡贤华,黄卫兵,张美超,余 洋.前路经寰枢关节螺钉内固定生物力学性能的有限元分析[J].中国脊柱脊髓杂志,2010,20(11):881-884. |
| 前路经寰枢关节螺钉内固定生物力学性能的有限元分析 |
| 中文关键词: 上颈椎 内固定 生物力学 有限元分析 |
| 中文摘要: |
| 【摘要】 目的：通过有限元分析的方法评估前路经寰枢关节螺钉内固定的生物力学性能。方法：选择一名21岁健康男性志愿者，采用螺旋CT对枕骨底到C3椎体进行层厚1mm的薄层扫描，利用MIMICS 13.0软件、Freeform Plus软件及ANSYS 9.0软件，建立正常上颈椎有限元模型。去除模型中横韧带的所有单元模拟寰枢关节不稳，以枢椎前弓下缘与枢椎椎体侧缘交界点上方4mm处为进钉点，经寰枢关节分别向两寰椎侧块外上角中部置钉，最终建立前路经寰枢关节螺钉内固定治疗寰枢关节不稳的有限元模型。给予模型分别施加前屈、后伸、侧屈、旋转四种生理载荷，观察不同载荷下螺钉的三维运动范围与应力变化，分析前路经寰枢关节螺钉内固定的生物力学性能。结果：前路经寰枢关节螺钉内固定在不同载荷下三维运动范围均较小，但前屈、后伸状态下三维运动范围（0.72°，1.08°）明显大于侧屈、旋转状态（0.39°，0.32°）。不同状态下应力集中区域均为螺钉经寰枢关节部位，最大应力值为10.58×107Pa，出现在后伸状态。结论：前路经寰枢关节螺钉内固定具有可靠的生物力学性能，在侧屈、旋转状态下的力学性能优于前屈后伸状态，螺钉经寰枢关节部位易产生应力集中，为可能的断钉部位，临床应用时应采取有效预防措施。 |
Biomechanical evaluation of anterior transarticular screws on C1-2，a three-dimensional finite element analysis |
| 英文关键词:Upper cervical vertebrae Internal fixation Biomechanics Ｆinite element method |
| 英文摘要: |
| 【Abstract】 Objective：To evaluate the biomechanical features of anterior transarticular screws placement by finite element method.Method：A healthy male volunteer aged 21 years old underwent CT scan at C0-C3 （slice width=1mm）.Three-dimensional finite element model of upper cervical spine was established by MIMICS 13.0，Freeform Plus and ANSYS 9.0. C1-2 instability was simulated by removing transverse ligament，and transarticular screws were placed based on standard surgical protocol.Specimen was subjected to flexion-extension，lateral bending and axial rotation load.The ROM of screws and load transfer under different direction were evaluated biomechanically.Result：Although the ROM after screw placement was small in all direction，the ROM in flexion-extension（0.72°，1.08°） was obviously bigger than that of lateral bending and axial rotation（0.39°，0.32°）.Stress was found concentrating around the transarticular area under all directions and had the maximum value of 10.58×107Pa under extension movement.Conclusion：Anterior transarticular screws show excellent biomechanical effect，especially under lateral bending and axial rotation.The transarticular area which the screws pass through is apt to develop load bearing，which predispose the instrument at failure. |
| 投稿时间：2010-06-09 修订日期：2010-08-16 |
| DOI：10.3969/j.issn.1004-406X.2010.[issue].881.3 |
| 基金项目:基金项目：全军医学科学研究“十一五”计划攻关课题（08G031） |
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