非融合人工椎體疲勞實驗與有限元仿真.pdf

1、近年來，腰椎間盤突出、腫瘤和暴力外傷等導致腰椎病變受損的疾病成為生活中常見病，患者腰椎正常的生理活動受限。目前重建病變腰椎生理功能和力學特性的方法主要是采用脊柱融合技術，脊柱融合技術雖然能夠重建病變椎體的生理結構，卻并不能恢復椎體骨原有的活動度。為此課題組以脊柱生物力學與材料學為依據設計了一種新型非融合技術人工椎體，在患者使用此非融合人工椎體置換后重建了原有脊柱結構的同時維持了一定的相鄰椎體骨節(jié)段間活動度；人工椎體在植入人體后長時間受到

2、人體的軸向壓縮、扭轉與側向彎曲、前后屈曲等力的交互作用,有必要對設計出的人工椎體進行力學實驗與有限元仿真。
　　利用萬能拉壓電子試驗機對人工椎體樣件進行軸向壓縮疲勞試驗，采用500萬次2 Hz0.3 KN的正弦軸向壓力對其進行疲勞實驗，觀察其疲勞特性，在疲勞實驗開始時及每經過100萬次疲勞載荷試驗后對人工椎體樣件進行軸向壓縮實驗，以測量其剛度變化；疲勞實驗前后對人工椎體樣件進行超聲波清洗，用電子稱來檢測其植入人體后的材料磨損量。利

3、用微控扭轉試驗機進行扭轉實驗，測量人工椎體與人工椎間盤的扭轉角度與扭矩的關系；利用逆向工程技術建立了一種新型非融合人工椎體的植入人體后的有限元置換模型，在Ansys Workbench分析其植入人體后的應力與疲勞壽命分布，為投入臨床應用提供數據參考。
　　由鈦合金托板、立柱與醫(yī)用硅膠髓核組裝而成的人工椎體的結構合理，在軸向壓縮、扭轉試驗中，人工椎體與原置換組織的運動范圍與力學性能相仿；人工椎體樣件在200～300萬次軸向疲勞載荷作