下颈椎全椎板切除后不同内固定技术螺钉的应力分布

目的:探讨下颈椎全椎板切除后不同内固定技术螺钉的应力分布规律。方法:采集1例成年健康男性志愿者下颈椎（C3C7）的CT数据集,应用Mimics 10.01、Geomagic studio 10.0、Hyper Mesh 10.0、Abaqus 6.9.1等软件建立下颈椎（C3C7）完整模型、三节段全椎板切除后模型、全椎板切除后椎弓根螺钉内固定（pedicle screw fixation,PSF）技术重建模型和经关节突螺钉内固定（transarticular screw fixation,TSF）技术重建模型。模拟施加75N头颅预载荷和1.0Nm运动附加力,使模型产生前屈、后伸、侧屈和旋转运动,分析两种内固定技术的螺钉应力分布情况。结果:所建完整下颈椎有限元模型与实体模型具有较好的几何相似性,共有61464个单元,16588个节点;加载后在各种工况下节间运动范围与文献实体测量结果吻合,表明完整模型有效。在此模型上建立了下颈椎三节段全椎板切除、PSF和TSF内固定重建的有限元模型。在各种工况下,PSF重建模型在钛棒与螺钉接合部易发生应力集中,应力峰值低于160MPa;TSF重建模型螺钉中部易发生应力集中,应力峰值高于2800MPa。结论:应用CT扫描数据建立的下颈椎三维有限元模型能模拟正常状态、全椎板切除及不同内固定技术重建,相比PSF重建技术,TSF有较高的断钉风险。