田　野，汤　耿，伍　权，徐卫平

(1贵州大学　机械工程学院，贵州　贵阳　550025；2贵州师范大学 机械与电气工程学院，贵州　贵阳　550001)



椎弓根螺钉直径、长度变化对脊椎应力影响的三维有限元分析

田野1，汤耿2，伍权2，徐卫平2

(1贵州大学机械工程学院，贵州贵阳550025；2贵州师范大学 机械与电气工程学院，贵州贵阳550001)

摘要：在 CT图像的基础上利用Mimics 软件完成脊椎轮廓三维重建，通过3—matic模块对模型进行光滑处理并以iges格式导入 UG 软件中进一步构建椎体曲面模型，并利用缝合及建模相关功能完成脊椎模型的三维重构；通过UG软件进行网格划分，设置材料属性，添加边界条件及载荷并进行有限元分析，完成螺钉内固定应力分析；椎弓根螺钉直径在3.5 ～ 5.5 mm 范围变化时，随着螺钉直径的增大有利于改善脊椎骨应力的大小；随着螺钉长度变化，脊椎骨应力的大小变化不明显。

关键词：脊椎；三维重建；有限元分析；应力

0引言

脊柱为人体的中轴骨骼，是身体的支柱，有负重、减震、保护和运动等功能。随着椎弓根钉棒系统的发展，对于退变、肿瘤、创伤和畸形等胸腰椎疾病，椎弓根螺钉固定已经成为维持脊椎稳定性的一个主要方式。影响椎弓根螺钉稳定性的因素主要有螺钉的长度、直径；从生物力学角度讲，直径较大、长度较长的椎弓根螺钉能提供更有力的固定强度，但螺钉导致椎弓根的膨胀或内壁破损有使椎管直径变小的潜在可能，将可能引起脊髓或神经受压；因而在不同长度、直径椎弓根螺钉影响下，有必要对脊椎的力学分布影响进行分析，为临床选择和设计椎弓根螺钉提供理论依据。……