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目的采用三维有限元分析的方法,比较2节椎体次全切后分别采用下颈椎前路椎弓根螺钉内固定系统(Anterior Cervical Transpedicular Screw,ACTPS)和临床上常用的颈椎前路椎体螺钉钛板系统(Anterior Cervical Locked-plate,ACLP)进行重建后的生物力学特性,为临床应用提供理论依据。方法选择一名28岁成年健康男性志愿者,采集颈椎(C1~T1)的CT数据,应用Mimics 10.0、Rapidform XOR3、Hypermesh10.0、CATIA5V19、ANSYS 14.0软件建立下颈椎三维非线性的(C3~C7)完整模型,在C3上分别施加75 N的轴向压力和1N·m的纯力偶矩,使模型在屈伸、侧弯、旋转方向上运动,将模型的椎间活动度(range of motion,ROM)与Panjabi等、Moroney等、Finn等的体外生物力学实验数据相比进行验证。建立ACTPS固定模型、ACLP固定模型,利用ANSYS计算两种模型在前屈、后伸、侧弯、旋转等工况下的ROM。记录下ACTPS组和ACLP组的Von Mises应力云图及最大应力值,将ACTPS固定模型、ACLP固定模型的ROM与完整模型进行比较。结果本次实验建立的正常人的下颈椎(C3~C7)三维非线性有限元模型,模型包括85832个单元,23612个节点,其外形逼真,椎间ROM与Panjabi等及Moroney等体外生物力学实验结果吻合。ACTPS模型组应力分布的相对比较均匀,ACLP模型组在螺钉与钛板接触部位出现应力集中。两组模型的最大应力值相比差异较明显。ACTPS组固定节段与ACLP组相比,ROM更小,邻近节段ROM相比差异不明显;与完整组比较,ACTPS组和ACLP组整体ROM在屈伸、侧屈、旋转方向上分别减小约25°、20°和8°,相应的邻近C3/4节段的ROM代偿性的变化约0.3°、3°和0.1°。结论 ACTPS系统的生物力学稳定性优于ACLP椎体螺钉系统,适用于2节段及以上颈椎前路减压后稳定性重建,并且与ACLP组相比内固定系统的断裂风险更低。