【摘 要】
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目的建立L3-L5有效的三维有限元模型,研究滑槽钉内固定系统生物力学及设计的合理性.方法在CT扫描的基础上利用逆向工程软件Mimics,Solidworks,PATRAN建立了正常人的腰椎(L3～L5)有限元模型,验证其有效性；然后在Solidworks下建立滑槽钉及锁定钉内固定系统的几何模型,并对腰椎模型模拟手术过程装配滑槽钉及锁定钉内固定系统；将装配滑槽钉及锁定钉内固定系统的腰椎几何模型导
【出 处】
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中华医学会第十七届骨科学术会议暨第十届COA国际学术大会
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目的建立L3-L5有效的三维有限元模型,研究滑槽钉内固定系统生物力学及设计的合理性.方法在CT扫描的基础上利用逆向工程软件Mimics,Solidworks,PATRAN建立了正常人的腰椎(L3～L5)有限元模型,验证其有效性；然后在Solidworks下建立滑槽钉及锁定钉内固定系统的几何模型,并对腰椎模型模拟手术过程装配滑槽钉及锁定钉内固定系统；将装配滑槽钉及锁定钉内固定系统的腰椎几何模型导入到PATRAN下,进行网格划分,建立有限元网格模型,根据CT的灰度值和内固定的材料属性对模型进行赋值导入PATRAN中得到最终有限元模型,对模型施加500N的轴向压缩及15N/m力矩的预载荷,使模型产生前屈、后伸、侧弯、旋转运动,在NASTRAN软件下完成四种工况下滑槽钉及锁定钉内固定系统内部应力分布及大小情况的计算及分析,在Hyperview软件下显示有限元分析的结果；并计算四种工况下运动转角度及位移,将所建立的有限元模型结果进行比较分析,评价其生物力学性能.结果1、成功建立了腰椎(L3-L5)的三维有限元模型与文献报道无明显差别,装配的滑槽钉内固定系统的腰椎三维有限元模型,其运动转角度及位移与传统锁定钉内固定系统三维有限元模型结果有一定的差异.2、在模拟受压的不同工况下,所研制的滑槽钉组内固定系统在前屈、后伸时较锁定组所受应力值明显增大；旋转时所受应力值明显减少；其滑槽钉组内固定系统的螺钉-腰椎骨界面应力值在各种工况下均有不同程度的增大.滑槽钉内固定系统钛棒、螺钉受到最大应力值为577.8Mpa,钛合金极限强度在785-1100Mpa,螺钉-腰椎骨界面受到的最大应力13.42Mpa,正常椎弓根所能承受的最大应力值为500Mpa.结论1、建立有效的L3-L5有效的三维有限元模型2、滑槽钉内固定系统与锁定钉内固定系统相比具有更好的活动范围,滑槽钉内固定系统钛棒、螺钉及螺钉-腰椎骨界面所受的最大应力值均小于其极限强度,滑槽钉内固定系统具有较好的生物力学特性.
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