目的:建立人正常L3～L5节段三维有限元模型,分析腰椎单侧椎弓根螺钉固定融合的生物力学特性。方法:基于人正常L3～L5节段的CT扫描数据,利用Geomagic Studio 9.0、Simpleware 2.0、Abaqus 6.7软件建立人正常L3～L5三维有限元模型(INT),...目的:建立人正常L3～L5节段三维有限元模型,分析腰椎单侧椎弓根螺钉固定融合的生物力学特性。方法:基于人正常L3～L5节段的CT扫描数据,利用Geomagic Studio 9.0、Simpleware 2.0、Abaqus 6.7软件建立人正常L3～L5三维有限元模型(INT),并在此基础上分别建立L4/5单侧椎弓根螺钉内固定加后外侧植骨融合模型(M1)、单侧椎弓根螺钉内固定加单枚融合器置入模型(M2)及双侧椎弓根螺钉内固定加单枚融合器置入模型(M3)。在L3上表面施加500N预载荷,再施加10N·m的力矩模拟腰椎前屈、后伸、侧屈及旋转等生理活动,观察不同工况下L4-L5节段角位移、椎弓根螺钉及融合器应力分布情况。结果:各工况下M1、M2、M3角位移均较INT减少,M3减少最明显;除右屈和后伸外,其他工况下M2与M3的角位移减少程度相当,而M1在左、右侧屈及左、右旋转时稳定性较差。M1的螺钉应力峰值明显高于M2和M3,尤以左屈及后伸载荷时螺钉应力峰值最大,M2螺钉应力峰值高于M3,M2椎间融合器的应力峰值在各种工况下均高于M3。结论:单侧椎弓根螺钉固定不能很好地控制侧屈和旋转载荷,椎弓根螺钉承受较大的应力;附加单枚融合器置入可以重建融合节段的稳定性,明显减少螺钉的应力。展开更多
文摘目的:建立人正常L3～L5节段三维有限元模型,分析腰椎单侧椎弓根螺钉固定融合的生物力学特性。方法:基于人正常L3～L5节段的CT扫描数据,利用Geomagic Studio 9.0、Simpleware 2.0、Abaqus 6.7软件建立人正常L3～L5三维有限元模型(INT),并在此基础上分别建立L4/5单侧椎弓根螺钉内固定加后外侧植骨融合模型(M1)、单侧椎弓根螺钉内固定加单枚融合器置入模型(M2)及双侧椎弓根螺钉内固定加单枚融合器置入模型(M3)。在L3上表面施加500N预载荷,再施加10N·m的力矩模拟腰椎前屈、后伸、侧屈及旋转等生理活动,观察不同工况下L4-L5节段角位移、椎弓根螺钉及融合器应力分布情况。结果:各工况下M1、M2、M3角位移均较INT减少,M3减少最明显;除右屈和后伸外,其他工况下M2与M3的角位移减少程度相当,而M1在左、右侧屈及左、右旋转时稳定性较差。M1的螺钉应力峰值明显高于M2和M3,尤以左屈及后伸载荷时螺钉应力峰值最大,M2螺钉应力峰值高于M3,M2椎间融合器的应力峰值在各种工况下均高于M3。结论:单侧椎弓根螺钉固定不能很好地控制侧屈和旋转载荷,椎弓根螺钉承受较大的应力;附加单枚融合器置入可以重建融合节段的稳定性,明显减少螺钉的应力。
