产品
南方医科大学珠江医院骨科中心（ 段扬 ， 靳安民 ， 闵少雄 ）
广东省韶关市 ， 汕头大 学 人民医院骨科（胡孔和）
目 的 建 立 下 颈 椎 （C3 ～ 7）：全 椎 板 切 除 后 侧 块 螺 钉 内 固 定 系 统 重 建 稳 定 性 的 有 限 元 模 型 ， 为颈 椎 手 术 技 术 的 生 物 力 学 研 究 提 供 一 套 通 用 的 内 固 定 手 术 有 限 元 建 模 方 法 。
方 法：采 集 1例正 常 男 性下 颈 椎 （C3 ～ 7） CT 数据 集 ， 应 用 Mimics 10 ． 01 、 Geomagic studio10 ． 0 、 Hyper Mesh10 ． 0 、 Abaqus 6 ． 9 ． 1 等软 件 建立 下 颈 椎 三 节 段 全 椎 板 切 除 后 侧 块 螺 钉 内 固 定 系 统 重 建 稳 定 性 的 有 限 元 模 型 。模 拟 施 加 75 N 头颅 预载 荷 和 1．0 Nm 运动 附 加 力 ，使 模 型 产 生 前 屈 、后 伸 、侧 屈 和 旋 转 运 动 ，分 析 重 建 后 侧 块 螺 钉 内 固 定 系 统的 应 力 分 布 。
结 果：建 立 了 颈 椎 三 节 段 全 椎 板 切 除 后 侧 块 螺 钉 内 固 定 系 统 重 建 稳 定 性 的 有 限 元 模 型 。侧 块 螺 钉 内 固 定 系 统 重 建 时 ，钛 棒 与 螺 钉 接 合 部 易 发 生 应 力 集 中 。
结 论：本 有 限 元 模 型 的 力 学 分 析 结 果能 直 观 地 反 映 临 床 上 侧 块 螺 钉 内 固 定 系 统 易 断 钉 的 部 位 及 其 原 因 ；有 限 元 模 型 可 作 为 颈 椎 生 物 力 学 研究 的 工 具 。
关键词 ：颈椎；全椎板切除；有限元模型；应力分布
全椎板切除是以切除颈椎双侧椎板从而达到减压或暴露椎管为目的， 其术式广泛应用于严重的颈椎管狭窄、多节段颈椎病、颈椎管内肿瘤的外科治疗等方面。由于多节段全椎板切除对颈椎后部结构破坏广泛，术后易引起颈椎椎节不稳和后凸畸形，大多需辅以后路侧块螺钉内固定系统重建稳定性 。目前临床上侧块螺钉内固定系统易出现断钉，如何改进侧块螺钉内固定系统， 降低断钉风险是脊柱外科值得研究的问题。笔者利用正常人颈椎的CT 扫描数据 ， 建立三节段全椎板切除后侧块螺钉内固定系统重建稳定性的有限元模型， 通过有限元分析软件分析内固定系统的应力分布情况，以期为临床应用提供实验依据。
材料与方法
1．1 数据及软件
数据来源：选择一成年健康男性志愿者为研究对象，无明显的颈椎病史，拍摄颈椎正侧位、斜位、过伸过屈位片及 CT 扫描以排除颈椎病变。在南方医科大学珠江医院影像科 CT 室（扫描条件：120 k V，125 m A，层厚 0．625 mm，范围：C3 ～ 7）完成 CT 数据的采集，以标准 Dicom 格式存贮。所用软件：Mimics 10．01 （Materialise Company， Belgium）；Geomagic studio10．0 （Raindrop Company， USA）；Hyper Mesh 10．0 （Altair Company， USA）；Abaqus6．9．1 （SIMULIA Company， USA）。
1． 2下颈椎 （ C3 ～ 7） 三维 有 限 元 模 型 的 建 立
将扫 描 获 得 的 图 像 （Dicom 格 式 ） 导 入 Mimic S10．01中。通过阈值分割骨组织及软组织，进行布尔运算 及 三 维 自 动／ 手 动 交 互 切 割 ， 分 别 将 下 颈 椎（ C3 ～ 7） 、 颈椎间盘中纤维环和髓核 （C3 ／4，C4 ／5、C5 ／6、C6 ／7）及韧带结构分离出来 ， 从而建立 C3 ～ 7功能节段的几何实体模型。将其导入 Geomagic studio10．0、HyperMesh10．0 软件 ， 利用上述软件完成模型的处理、分割、面 ／ 体网格化分等部分前处理工作，生成三维有限元原始模型。最后导入有限元分析软件（Abaqus 6．9．1） 进行单元设置、 材料属性定义和有限元分析。单元设置：颈椎椎体、后部结构、椎间盘纤维环、髓核均模拟为四面体单元。椎体皮质骨、软骨终板模拟为壳单元。韧带使用非线性单轴连接单元来模拟其只受拉、不受压的特性。C3到 C7的八对小关节定义为面－面接触。由于关节被关节囊包裹， 滑膜和滑液的存在使得关节面间的摩擦非常小， 因此模型中关节的面一面接触都定义为无摩擦特性。
技术文档
热门文章
155-2731-8020
