國人人工頸椎間盤假體的設(shè)計(jì)及有限元分析.pdf

1、目的：通過對頸椎側(cè)位 X線片多項(xiàng)解剖學(xué)參數(shù)的測量及統(tǒng)計(jì)分析，了解不同頸椎節(jié)段的參數(shù)變化趨勢及差異，為人工頸椎間盤假體的設(shè)計(jì)提供理論數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出一種符合國人解剖學(xué)特征的新型的人工頸椎間盤假體。再通過有限元分析，探討該人工頸椎間盤假體置換手術(shù)前后頸椎生物力學(xué)的改變。
　　方法：1、在大學(xué)城隨機(jī)選擇20-35歲青壯年志愿者350名，中立位、過屈、過伸位拍攝頸椎正、側(cè)位X線片，排除椎體缺如，明顯形態(tài)學(xué)異常以及罹患外傷、腫瘤等

2、有可能導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確者整理并篩選資料后，得志愿者334人，測量中立、過屈、過伸位片C2/3、C3/4、C4/5、C5/6、C6/7椎間隙前緣、后緣以及椎間隙中央的高度、椎間盤角度，統(tǒng)計(jì)和分析。
　　2、根據(jù)所得的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人工頸椎間盤，更加符合國人解剖特點(diǎn)；本新型人工椎間盤采用的材料將盡可能的以超高分子聚乙烯及PEEK等MR相容性較高的材料為主，這樣能保證其對術(shù)后隨訪的影像學(xué)資料造成最小的干擾；假體表面進(jìn)行羥基磷灰石噴涂，保證了假

3、體良好的生物相容性及骨傳導(dǎo)性。
　　3、通過 CT斷層掃描正常志愿者頸椎間盤，將獲得的數(shù)據(jù)通過Simpleware軟件進(jìn)行三維實(shí)體重建，利用Geomagic軟件進(jìn)行布爾運(yùn)算，生成頸椎間盤有限元模型，進(jìn)行前處理、網(wǎng)格劃分，使用有限元分析軟件 Abaqus計(jì)算出不同情況下的活動度和應(yīng)力分布。通過 CT掃描數(shù)據(jù)圖像建立的頸椎C5-C6節(jié)段的有限元模型，在這個(gè)頸椎模型上模擬人工頸椎間盤置換術(shù)，對置換前后頸椎在常見運(yùn)動情況下的頸椎生物力學(xué)變

4、化進(jìn)行計(jì)算和分析。
　　結(jié)果：1、中立位、屈曲位、過伸位頸椎側(cè)位片顯示各頸椎間隙高度，不同性別、部位、間隙、姿態(tài)間存在顯著差異，屈伸運(yùn)動中，椎間盤前緣的運(yùn)動幅度較中部和后緣大，屈曲時(shí)頸椎間盤前份和中央部均被顯著壓縮。
　　2、人工頸椎間盤由上、下兩個(gè)半關(guān)節(jié)構(gòu)成，超高分子量聚乙烯髓核固定于下終板，上終板為高拋光凹面，與髓核形成關(guān)節(jié)配合；假體的上下中板各均布6枚倒齒，倒齒插入上下椎體實(shí)現(xiàn)即刻固定。
　　3、人工椎間盤置換后

5、，手術(shù)節(jié)段運(yùn)動范圍相近，活動度也相近，很好的保留了椎體的活動度。
　　結(jié)論：1、生理狀態(tài)下，屈伸運(yùn)動中，椎間盤前部的運(yùn)動占整個(gè)椎間盤運(yùn)動幅度的絕大部分，椎間設(shè)計(jì)、制造和臨床運(yùn)用中，維持目標(biāo)椎間隙的高度和活動度至關(guān)重要。
　　2、研制的人工頸椎間盤假體符合國家檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。在頸椎運(yùn)動學(xué)方面，人工頸椎間盤植入后，椎體節(jié)段伸展運(yùn)動、左右側(cè)屈運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動穩(wěn)定性增加。在頸椎力學(xué)方面，人工頸椎間盤的設(shè)計(jì)符合椎間盤臨近結(jié)構(gòu)的應(yīng)力要求，和椎間