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下颈椎全脊椎切除术后两种内固定重建方法的有限元分析

2016-09-15王晨曦赵改平柏磊磊陈楠心陈二云赵庆华凃意辉

中国生物医学工程学报 2016年2期
关键词:有限元模型

王晨曦 赵改平* 柏磊磊 陈楠心 陈二云 赵庆华 马 童 凃意辉

1(上海理工大学 医疗器械与食品学院,上海 200093)2(上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 200093)3(上海市第一人民医院 骨科,上海 200080)4(上海市杨浦区中心医院 骨科,上海 200090)

下颈椎全脊椎切除术后两种内固定重建方法的有限元分析

王晨曦1赵改平1*柏磊磊1陈楠心1陈二云2赵庆华3马 童4凃意辉4

1(上海理工大学 医疗器械与食品学院,上海 200093)2(上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 200093)3(上海市第一人民医院 骨科,上海 200080)4(上海市杨浦区中心医院 骨科,上海 200090)

研究下颈椎C5椎体全脊椎切除术(TS)之后,前后路不同联合内固定重建方法对颈椎稳定性的影响。基于CT图像建立下颈椎C3-C7节段完整无损模型,在无损模型基础上,建立C5全脊椎切除术后两种内固定重建模型:一为钛网重建+前路钢板+后路单节段椎弓根螺钉模型(TM+AP+SPS);二为钛网重建+前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉模型(TM+AP+DPS)。对模型分别施加0.5、1.0、1.5、2.0 N·m的扭矩,分析两种模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右扭转等工况下的关节活动度(ROM)以及钛网、钢板、椎弓根螺钉的应力分布情况。结果表明,重建节段ROM随着扭矩的增大而增加,呈现出非线性的趋势,TM+AP+SPS模型的增加幅度较大。1.0 N·m工况下,两种模型重建节段ROM均减少83%以上;TM+AP+SPS模型在后伸、侧弯和扭转时,邻近节段的ROM均增加11%以上,C6-C7节段的ROM在扭转时增加41.79%,TM+AP+DPS模型的邻近节段ROM则显著降低。TM+AP+SPS模型和TM+AP+DPS模型中钛网应力分别集中于受压侧和后方。TM+AP+SPS模型的邻近节段有较大的代偿活动,TM+AP+DPS模型各节段ROM均大幅度减小,TM+AP+DPS模型的稳定性更好。……

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