有限元法分析寰-枢椎椎弓根螺钉内固定的生物力学变化

背景:寰-枢椎椎弓根螺钉内固定系统已广泛应用于临床,尤其对于上颈椎病变同时伴有骨质疏松症患者,更加牢固可靠,但现阶段对于其生物力学方面的研究相对较少。目的:建立寰-枢椎椎弓根螺钉钉棒内固定三维有限元分析模型,分析其生物力学特性。方法:通过CT扫描获取一健康成年人枕骨、寰枢椎图像信息,构建寰-枢椎椎弓根螺钉钉棒内固定三维有限元分析模型,利用Abaqus加载前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转等6种载荷,分析不同运动状态下内固定系统的应力变化。结果与结论:(1)寰-枢椎椎弓根螺钉钉棒内固定系统明显减少了上颈椎运动幅度,不同运动状态下,螺钉应力均主要集中在螺钉的钉-骨交界处及钉棒连接处;(2)前屈、左右侧弯、左右旋转状态下,枢椎椎弓根螺钉根部承受最大应力;(3)后伸状态下,寰椎椎弓根螺钉根部承受最大应力;(4)旋转状态下,螺钉与连接棒均存在明显的高应力区,螺钉及连接棒所承受应力最大值明显高于其他运动状态;(5)提示寰-枢椎椎弓根螺钉钉棒内固定安全可靠,螺钉进钉点根部周围易出现应力集中,旋转状态下,螺钉所受的应力明显增加。