頸椎前路融合與人工椎間盤置換術(shù)的三維有限元評價.pdf

1、目的：
　　1、建立一有效的C3-C7頸椎三維有限元模型。
　　2、在已建立的頸椎三維有限元模型基礎(chǔ)上，應(yīng)用三維有限元法分析頸椎前路融合和人工椎間盤置換術(shù)的生物力學(xué)性能。
　　方法：
　　1、對一健康成年男性進(jìn)行頸椎的CT掃描獲得 DICOM格式斷層圖像，導(dǎo)入Mimics軟件生成IGS格式點云模型，將IGS格式的點云模型導(dǎo)入Geomagic軟件生成精度較高的幾何模型，再將IGS格式的幾何模型導(dǎo)入Hypermesh

2、軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，賦予頸椎各部分材料特性，生成三維有限元模型，再設(shè)定邊界條件和加載方式，在LS-DYNA軟件中進(jìn)行計算。通過對所建三維有限元模型施加與以往文獻(xiàn)研究相同的邊界條件和載荷，及予以單個或多個前屈、后伸、側(cè)屈、軸向旋轉(zhuǎn)力矩載荷，計算各節(jié)段間運動范圍，計算結(jié)果與以往研究比較，以驗證模型的有效性。
　　2、所建立的C3-7頸椎有限元模型中，取兩種不同術(shù)式植入內(nèi)固定物，一組行C5、C6椎體次全切，髂骨塊植于C4-C7椎體之間，

3、再行C3/4椎間盤摘除Cage椎間融合器植入術(shù)，頸椎鈦板固定于C3-C7；另外一組行C5、C6椎體次全切，髂骨塊植骨鈦板固定術(shù)，C3/4椎間盤摘除人工頸椎間盤植入術(shù)。分別于兩種模型上施加相同邊界條件和載荷，比較人工椎間盤置換和Cage植入兩種內(nèi)置物的生物力學(xué)特點。
　　結(jié)果：
　　1、
　　2、C3-7融合與非融合術(shù)式的三維有限元模型在各個加載方向中，人工頸椎間盤置換組節(jié)段較正常組頸椎對應(yīng)節(jié)段運動范圍明顯增加，尤其在前

4、屈后伸加載中更加明顯；Cage組與人工頸椎間盤置換組相比，頸椎的運動范圍明顯減少。Cage組與人工椎間盤組比較中，以C3椎體應(yīng)力集中明顯，人工椎間盤組較正常組應(yīng)力集中明顯，而Cage組在前屈、旋轉(zhuǎn)、側(cè)屈工況下較人工椎間盤組應(yīng)力分布增高，人工椎間盤術(shù)后椎體的應(yīng)力改變較Cage組小，僅在后伸狀態(tài)下增加幅度略大。
　　結(jié)論：
　　1、建立了正常人中C3-C7三維有限元模型，并可用于生物力學(xué)研究評估。
　　2、頸前路手術(shù)治療長