人工寰齿关节置换后对寰枢椎关节骨性结构的生物力学性能的有限元分析

【作者】 胡勇； 袁振山； 赵红勇； 张美超；

【机构】 宁波市第六医院脊柱外科； 南方医科大学生物力学重点实验室；

【摘要】 目的利用三维有限元分析研究人工寰齿关节固定模型在前屈、后伸、侧屈、旋转四种工况下的寰枢椎骨性结构的应力特点,并从应力角度探讨改良人工寰齿关节的方向。方法通过CT扫描获取人工寰齿关节和颈椎图像信息,应用Mimics软件、Freeform软件和Ansys软件建立人工寰齿关节固定的三维有限元模型,观察前屈、后伸、侧弯、旋转载荷下固定整体的应力特点,分析人工寰齿关节固定模型中的骨性结构的生物力学特性,并探讨其改良方向。结果所建立的有限元模型较好的描绘了人工寰齿关节固定的结构特点,共包含28620结点数,107441单元数。在不同的工况下,应力主要分布在金属与椎体接触处、钉孔处、寰椎侧块-后弓交界处和枢椎椎弓根处。结论在四种不同工况下,人工寰齿关节置换后寰枢椎应力分布较其完整状态时发生改变。人工寰齿关节对应力有一定的分载作用。在以后的改良过程中需要注意对人工寰齿关节部件结构外表面接触处进行涂层处理。利用有限元法可以较完整分析人工寰齿关节固定模型的受力情况。更多还原