颈椎椎体次全切除与钛网植骨钢板固定三维有限元模型的建立

目的利用螺旋CT建立颈椎椎体次全切除减压植骨固定的三维有限元模型的高度数字化方法,为研究颈椎减压手术的生物力学实验提供标准模型。方法对健康成年男性志愿者进行CT扫描,获得C4～C7节段的断层图片,将数据保存为Dicom格式,导入Mimics9.1软件进行三维几何模型重建,形成三维图像,利用Freeform软件进行模型修改和表面划分,以IGES格式转入有限元软件Ansys9.0完成颈椎骨性模型的建立。利用有限元软件Ansys9.0,在颈椎骨性模型的基础上,补建终板、补充建立终板、椎间盘、髓核、前纵韧带、后纵韧带、黄韧带、棘间韧带、棘上韧带等结构。然后模拟颈椎椎体次全切除,将C5椎体、前纵韧带、上下椎间盘切除,将建立的钛网、钢板实体模型添加到减压区。采用合适的材料性质和实体单元类型对模型进行有限元网格划分。结果颈椎脊柱三维模型有限元网格划分结果:利用三维重建软件Mimics和有限元软件Ansys9.0,成功进行椎体次全切除减压钛网植骨钢板固定三维模型有限元网格划分。整个模型共有138995个节点和94039个单元,建成后的三维有限元模型与实体组织具有良好的几何相似性。结论建立的椎体次全切除植骨固定手术三维有限元模型接近真实的生物力学标本,可以进行临床和实验研究。