换一批新型β钛合金椎弓根钉棒固定系统的体外力学测试与有限元分析
In vitro mechanical testing and finite element analysis of a novel β-Titanium alloy pedicle screw-rod fixation system
摘要目的 对比新型Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb β钛合金与传统Ti-6Al-4V钛合金椎弓根钉棒固定系统在后路腰椎椎体间融合术(PLIF)中的生物力学差异.方法 通过体外力学测试评估β钛合金螺钉、连接棒以及二者组成的固定系统抵抗弯曲、拉伸、压缩以及扭转载荷的力学性能.构建两种PLIF有限元模型,从而比较Ti-6Al-4V与β钛合金钉棒固定系统对活动度(ROM)、终板以及植入物应力的影响.结果 体外力学测试显示,β钛合金螺钉具有良好的抗弯曲(455.95±18.66 N)与扭转(9.03±0.20 N·m)性能.β钛合金棒可负载最大拉力为17647.06±101.89 N.β钛合金钉棒系统负载最大压力为417.65±5.09 N、最大扭矩为25.00±0.70 N·m.与Ti-6Al-4V相比,β钛合金模型中ROM增加2.6%～8.3%,椎间植骨、椎间融合器、终板的峰值应力分别增加1.4%～8.5%、2.2%～9.4%、2.2%～10.1%,骨-螺钉界面、钉棒系统的峰值应力分别降低8.8%～23.7%、19.0%～33.1%.结论 β钛合金椎弓根固定系统具有良好的体外力学性能,它可能提供与传统Ti-6Al-4V固定系统相似的稳定性,同时明显降低钉棒系统的应力集中.新型Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb β钛合金椎弓根钉棒固定系统具有良好的应用潜力.
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关键词
β钛合金椎弓根钉棒固定系统有限元分析后路腰椎椎体间融合术β-titanium alloypedicle screw-rod fixation systemfinite element analysisposterior lumbar interbody fusion
栏目名称
DOI
10.12122/j.issn.1673-4254.2026.03.17
发布时间
2026-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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