一种新型颈椎前路椎间融合器的设计与力学研究

摘要

目的： 设计一种新型颈椎前路的椎间融合器，既能降低颈椎前路融合术后出现钛网下沉的几率，又能有效避免自体取骨、板笼分离带来的并发症。 方法： 新型颈椎前路椎间融合器的设计：主要由传统钛网及两端连接钛网的“L”型钛板组成。 采用材料工程学研究常用的三维有限元分析方法进行生物力学分析。首先利用一名志愿者的颈椎CT扫描图像导入MIMICS10.01逆向工程学软件，建立仅包含C4-C6共3个节段的局部颈椎三维有限元模型。模型包含颈椎体、钩突关节、椎板、棘突、前纵韧带、后纵韧带、黄韧带、椎间盘，模型能真实模拟颈椎正常结构。然后将颈椎三维有限元模型导入有限元分析软件ANSYS12.0，进行生物力学的运算，结果与文献数据比较，从而验证模型的有效性。再在原有模型上建立颈椎前路椎体次全切+新型钛网植骨融合模型与颈椎前路椎体次全切+传统钛网植骨融合+前路钢板固定模型，通过有限元分析测量钛网与上下椎体接触面应力数值，并比较传统钛网、新型椎间融合器与上下椎体接触面应力差异。 结果： 1.包含C4-C6三个节段的颈椎三维有限元模型有效，可进行有限元分析。 2.在颈椎前屈、左右侧屈等3个工况下，颈椎前路新型钛网植骨融合后的终板应力与传统钛网植骨融合+前方钢板固定上下椎体终板的应力行配对t检验，P＜0.05，有明显差异，在后伸、左右旋转时P＞0.05，无明显差异；在颈椎前屈、后伸、左右旋转、左右侧屈等六个工况下比较二者应力值的极差、最小值、最大值、平均值、方差、变异系数结果显示新型钛网均小于传统钛网。 结论： 新型颈椎椎间融合器能增加与终板的接触面积，能防止术后钛网塌陷等并发症的几率。

目录

声明

前言

第一部分 新型颈椎前路椎间融合器的设计

一、设计要求与条件

二、材料与外形设计

三、讨论

第二部分 颈椎前路椎体次全切植骨内固定术三维有限元模型建立及有限元分析

材料与方法

1 模型建立的资料准备

结果

2.1 颈椎三维有限元模型有效性验证结果

2.2 两种不同模型有限元分析结果

2.2 两种不同模型实验数据统计学分析

讨论

一、本模型的特点及局限性

二、新型颈椎前路椎间融合器的特点

三、新型椎间融合器与传统钛网的比较

结论

本课题的创新与不足

一、本课题的创新点

二、本课题的不足

参考文献

综述:颈前路减压钛网置入术后钛网塌陷的原因及对策

致谢