寰枕融合下的颅颈交界区有限元生物力学分析

摘要

目的探讨寰枕融合下颅颈交界区的生物力学变化。方法采用Mimics软件对一例健康成人的枕颈部CT数据进行三维重建, 并获得寰椎、枢椎和部分枕骨的点云数据, 导入Abaqus 6.8软件建立正常结构的枕寰枢三维有限元模型;然后改变正常模型参数建立寰枕融合模型。对正常模型和寰枕融合模型分别给予加载1.5 N·m静态力矩模拟前屈、后伸、侧屈和轴向旋转4种生理运动, 分析其运动特征、关节应力及韧带变形情况。结果在1.5 N·m的力矩下, 寰枕融合模型与正常模型相比, 寰枢间前屈运动角度从13.55°减小到11.88°, 后伸角度从13.22°增加到15.24°, 侧屈角度从4.05°增加到4.23°, 旋转角度基本不变;寰枕融合后前屈时, 寰齿关节应力从1.59 MPa增加到3.28 MPa, 尖韧带、覆膜和翼状韧带变形量分别增加129.1%、157.6%和75.1%。结论寰枕融合破坏了生理条件下的寰枢运动模式, 使寰枢间的运动范围、关节应力及韧带变形发生较大变化, 寰枢关节不稳定在屈曲运动时最明显。