寰樞椎前路復位鋼板系統的有限元測試

摘要：目的了解寰樞椎前路復位鋼板系統（TARP）在治療寰樞椎脫位時的應力分布，為TARP系統的進一步改進提供參考。方法應用中國數字人男1號數據集（CT）建立寰樞椎脫位前路復位鋼板螺釘固定的有限元（FEM）模型，在此模型上模擬施加各種載荷條件下進行有限元分析，測定鋼板、螺釘及寰樞椎在不同載荷條件下內部結構變化和應力分布。結果TARP鋼板固定后，在前屈、后伸、側彎及旋轉等不同狀態下，內固定器械主要應力均集中在TARP鋼板的中部（應力為0．159×10^8-0．732×10^8Pa）和樞椎螺釘的根部（應力為0．214×10^9-0．958×10^9Pa）。但前屈運動時集中在寰樞關節面上（應力為0．512×10^7Pa）；后伸運動時集中在寰椎側塊與后弓的連接部（應力為0．582×10^7Pa）；側彎運動及旋轉運動時集中在樞椎螺釘的釘道部位（應力分別為0．287×10^9Pa及0．241×10^9Pa）。結論盡管不同部位的應力大小不同，但無論在哪種運動狀態下，螺釘的最大應力均在根部，TARP鋼板的應力均集中在中部，因此螺釘根部及鋼板中部力學強度的大小是決定TARP鋼板系統力學疲勞性能的關鍵。