论文摘要
目的1.应用Mimics 10.01、Freeform及Ansys9.0软件建立有效的C4～C6三维有限元模型。2.在已建立的颈椎三维有限元模型基础上,模拟颈椎前路椎体次全切除新型翼形钛网植骨置入术,运用三维有限元法分析该内固定的生物力学性能。3、评估新型翼形钛网的设计、生物力学的合理性并提出初步改进及优化指导方案。方法1、CT扫描一位25岁男性志愿者获取颈椎影像质料,应用用Mimics 10.01、Freeform和Ansys 9.0软件建立正常人中下颈椎（C4～C6）三维有限元模型。设定C6固定及C4平面加载为边界条件,对模型施加73.6N的轴向压缩及1.8NM力矩的预载荷,使模型产生前屈、后伸运动。计算两种工况下运动转角度,与Moroney等的实验结果进行比较验证模型的有效性。2、在C4～C6三维有限元模型基础上,模拟C5椎体次全切除减压,建立手术模型。利用Ansys 9.0软件前处理器的建模功能建立颈前路椎体次全切减压翼形钛网植骨固定手术模型。对模型施加73.6 N轴向压缩载荷及1.8 Nm力矩,分析记录前屈、后伸、侧弯及旋转工况下新型翼形钛网内部应力分布及大小情况。结果1.C4～C6三维有限元模型,包括110230个节点,68368个单元。模型验证结果与Moroney等的实验数据相吻合,为有效模型;成功建立了前路C5椎体次全切除翼形钛网植骨置入融合术三维有限元模型。2.在后伸、侧弯、旋转工况下,翼板基底部出现应力集中现象,以旋转工况最明显。在前屈工况下,翼板钉孔区域出现应力集中;各工况下笼内植骨块应力总体均匀,大小适宜。结论1.建立了正常人中下颈椎（C4～C6）有效的三维有限元模型,能用于生物力学实验。2.新型翼形钛网总体外形设计合理,力学安全性能可靠;同时在翼板、翼板基底部存在应力集中现象,须待优化。
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