关键词:
寰枢椎侧块
融合器
3D打印
有限元分析
解剖学
摘要:
目的设计一款基于解剖学测量及3D打印技术应用的新型寰枢椎侧块融合器,并初步探索其生物力学特性和应用。方法通过干燥骨性尸体标本和影像学测量获取寰枢椎侧块关节解剖数据,包括:寰椎侧块矢状径、横径,枢椎侧块矢状径、横径,侧块关节间高度,侧块关节面角度。应用Minics软件,Inspire2018软件建立寰枢椎侧块融合器模型并通过有限元分析其在垂直压缩,前屈后伸,侧方屈曲的生物力学特性。使用3D打印机器按照有限元分析模型打印出融合器,使用尸体标本模拟后路寰枢椎椎弓根螺钉内固定+双侧侧块融合器置入术并观察融合器位置。结果将根据解剖数据电脑设计的融合器做有限元生物力学分析显示垂直压力为700 N时,融合器最大变形1.84×10^(-2)mm,最大等效应力5.92×10^(2)MPa;当前侧加载力1000 N,后侧加载力500 N时,融合器最大变形1.3×10^(-3)mm,最大等效应力7.31×10^(2)MPa;当前侧加载力500 N,后侧加载力1000 N时,融合器最大变形3.79×10^(-2)mm,最大等效应力6.99×10^(2)MPa;侧方屈曲上表面加载力700 N,加载扭矩2 N.m时,最大变形2.70×10^(-2)mm,最大等效应力5.31×10^(2)MPa,均满足应力要求。模型上行后路寰枢椎椎弓根螺钉内固定+双侧侧块融合器置入术后见双侧融合器及椎弓根螺钉位置良好。结论3D打印寰枢椎侧块融合器在有限元分析和尸体上的初步探索提示能满足寰枢椎融合术的需求。