论文部分内容阅读
【目的】（1）利用正常人体腰椎CT数据建立L3-L5非线性有限元模型；（2）建立腰椎经椎间孔腰椎体间融合术联合三种不同内固定方法的三维有限元模型，应用有限元法比较三种内固定方法的生物力学性能差异。【方法】选择一名健康成年男性，用64排螺旋CT获得其腰椎的薄层（1mm）扫描图像，借助MIMICS和ANSYS软件，建立L3-L5非线性有限元模型,并与前人文献的尸体标本生物力学研究结果进行比较，验证模型的有效性，同时记录整个有限元模型的应力分布情况。在通过验证的模型基础上分别建立经椎间孔腰椎椎体间融合术联合三种不同内固定术的3个有限元模型，施加相同的载荷，最后经过计算得出3种模型不同运动方向的活动度，纤维环、椎间融合器、螺钉的应力图，并记录最大VonMises等效应力值。【结果】（1）L3-4的活动度分别为屈曲7.3°、后伸3.1°、左旋转2.3°、右旋转2.2°、左侧屈4.3°、右侧屈4.6°，L4-5的活动度分别为屈曲8.1°、后伸3.8°、左旋转2.2°、右旋转2.0°、左侧屈5.5°、右侧屈5.8°，本研究的活动度在Panjabi的活动度的95%可信区间内而略小于Yamamoto的活动度，模型验证有效；（2）与完整模型相比，所有内固定方式（BPS、UPS及UPS+TLFS）在所有运动方向上均增加了固定节段的刚度，其大小依次为：BPS＞UPS+TLFS＞UPS；（3）在后伸、旋转、侧屈时，UPS模型中螺钉和椎间融合器的最大应力均高于BPS和UPS+TLFS模型，特别是右旋转和右侧屈时出现明显的应力集中现象；（4）所有运动方向UPS+TLFS模型的螺钉应力均稍小于BPS模型，而椎间融合器的应力稍大于BPS模型；（5）邻近上节段的活动度和纤维环的应力都没有明显增加。【结论】（1）建立了正常人体L3-L5非线性有限元模型，模型验证有效；（2）UPS+TLFS混合内固定弥补了UPS固定的生物力学缺陷，而与BPS固定力学性能相似，适用于MIS-TLIF术；（3）与BPS模型相比，UPS+TLFS模型减少应力遮挡，可能促进椎间的植骨融合。