颈椎椎间孔螺钉、侧块螺钉、椎弓根螺钉生物力学强度有限元分析

Finite element analysis of biomechanical strength of cervical paravertebral foramen screws,lateral mass screws and pedicle screws

二维码有效期 120s

摘要目的运用有限元方法比较颈椎椎间孔螺钉(PVFS)、侧块螺钉(LMS)和椎弓根螺钉(PS)的生物力学强度.方法采集1名22岁健康男性志愿者颈椎C2～T1 CT数据,应用有限元软件建立下颈椎(C3～7)完整模型(对照组)以及C5/C6 节段PVFS(PVFS组)、LMS(LMS组)和PS(PS组)内固定重建模型.在C3 上分别施加头颅载荷75 N,力矩为1 N/m,使模型产生前屈后伸、左右侧曲、左右旋转运动,计算各组C5/C6 节段活动度(ROM)、螺钉应力及螺钉-骨界面应力.结果实验建立了健康人下颈椎(C3～7)有限元模型,共获得654 982个单元,869 841个节点,通过网格加密方法验证了本模型的有效性.PVFS组有限元模型获得639 846个单元,850 923个节点;LMS组有限元模型获得2 648 732个单元,859 105个节点;PS组有限元模型获得650 953个单元,861 843个节点.与对照组相比,6种工况下PVFS、LMS及PS组C5/C6 节段ROM均降低:前屈(-66.9%,-56.2%,-72.8%),后伸(-53.3%,-49.4%,-63.9%),左侧曲(-60.2%,-55.3%,-64.9%),右侧曲(-61.7%,-57.3%,-65.8%),左旋(-38.8%,-35.4%,-49.1%),右旋(-41.7%,-37.9%,-51.4%).在6种工况下PS组螺钉和螺钉-骨界面应力最小,PVFS组次之,LMS组最大.结论与传统颈椎后路内固定方式相比,PVFS能够提供良好稳定性,可以作为后路内固定方式的一种补充.