前路经枢椎体至寰椎侧块螺钉内固定的生物力学实验研究

论文摘要

目的:通过实验测量和三维有限元分析,评价前路经枢椎体至寰椎侧块螺钉内固定的三维稳定性,为重建寰枢椎的稳定性提供生物力学依据,并解决能否用有限元分析代替实验室测量的方法。方法:1、25具成人湿润标本（C0-C3）,随机分成五组:完整状态组（IOC组）、齿状突Ⅱ型骨折组（TOF组）、后路Magerl螺钉内固定术（PTS组）、前路经枢椎体至寰椎侧块螺钉内固定组（ASM组）、前路经枢椎体至寰椎侧块螺钉联合Gallie法内固定术组（ASMG组）,并测定5种状态下的三维运动范围,并进行统计学分析。2、利用枕颈部CO-C3标本行CT扫描,获取数据集,通过Mimics10.0软件对CO-C3骨组织及软组织结构的获取,并对模型进行修饰,以OUT格式导入有限元软件Patran2005中生成体网格,再输入Mimics软件对模型进行赋值,完成有限元模型。3、在Patran2005中创建与实验室相对应的三维有限元模型（TDFEM）:IOC TDFEM、TOF TDFEM、PTS TDFEM、ASM TDFEM、ASMG TDFEM。在模型C3的下缘进行边界约束（六自由度为零）,在C0处进行前屈/后伸、左/右侧弯、左/右旋转方向1.5Nm的加载,分析寰枢关节之间的位移。结果:1、IOC组与其它四组、TOF组与其它三组的差异都有显著意义（P<0.001）,ASMG组、PTS组及ASM组都明显减少寰枢椎的三维运动范围,ASMG组与PTS组及ASM组在屈伸及左右侧弯方面有显著性差异（p<0.05）,ASMG组与PTS组及ASM组在左右旋转方面差异无统计学意义（P>0.05）。2、建立的寰枢椎三维有限元模型,包括密质骨、松质骨及软组织。模型高度模拟枕颈部结构与材料特性,结构完整,空间结构的测量准确度高,单元划分精细。完整状态的寰枢椎三维有限元模型节点及单元分别为:节点数9178,单元数40356。六个方向的加载结果表明寰枢外侧关节面及枢椎体前部是应力集中部位。3、三维有限元法分析与实验测量法相当,ASMG、PTS及ASM均能显著减少寰枢关节各方向运动范围。结论:1、前路经枢椎体至寰椎侧块螺钉内固定的三维稳定性与后路Magerl螺钉内固定术相当,为寰枢椎不稳定及脱位患者的治疗提供了一种可靠的手术。2、前路经枢椎体至寰椎侧块螺钉联合Gallie法内固定术在重建寰枢关节的稳定性上有其独特的优势,尤其能控制屈伸及左右侧弯方面的不稳定。3、利用Mimics10.0和MCS.Patran2005建立寰枢椎有限元模型,具有较高的真实性和精确度,能够模仿寰枢椎生物力学分析,可代替实验测量。

论文目录

• 英汉缩略词对照
• 摘要
• ABSTRACT
• 前路经枢椎体至寰椎侧块螺钉内固定的生物力学实验研究
• 前言
• 第一部分 前路经枢椎体至寰椎侧块螺钉内固定的生物力学实验研究
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 第二部分 寰枢椎三维有限元模型的建立
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 第三部分 寰枢椎三维有限元的力学分析
• 1 建立各实验组的三维有限元模型
• 2 约束边界及对三维有限元模型加载
• 3 结果
• 4 讨论
• 5 结论
• 全文总结
• 参考文献
• 附图
• 文献综述
• 致谢
• 攻读学位期间参与的论文