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目的:通过对后路枕骨髁螺钉固定技术的三维影像学研究和有限元分析,探讨该技术的临床最优进钉点及其生物力学效能。 方法:采集60例健康成年国人上颈椎CT资料,在Mimics中进行三维建模并模拟置钉,以枕骨髁后方中点及其上下方1mm处共计三点为进钉点,各进钉点均分别以最大头倾角、最小头倾角、最长钉道和最小钉道四种状态置入直径3.5mm虚拟螺钉,在3-Matic模块中测量螺钉头倾角、内倾角和钉道长度,计算头倾角安全范围和置钉成功率。上述研究完成后,根据研究结果选择最优进钉点对其中一位志愿者枕颈部模型进行枕骨髁螺钉的模拟置钉,除此之外采用其他两种内固定方式进行模拟内固定,产生5种有限元模型:完整模型、不稳模型、枕骨髁螺钉固定模型、枕骨钢板螺钉固定模型、经寰枕关节螺钉固定模型,通过Abaqus的前处理功能在枕骨上表面施加50N重力和1.5N2m的扭矩,使模型产生侧弯、屈伸及旋转运动。比较各模型在不同工况下的椎体间活动度和应力情况。 结果:通过Mimics建模总计得到120侧枕骨髁,左右侧别的头倾角、内倾角、安全范围和长度数据差异均无统计学意义,各进钉点头倾角安全范围:下进钉点20.9°±6.0°,中进钉点17.0°±6.2°,上进钉点11.6°±7.l°,差异有统计学意义;各进钉点不同头倾角置钉成功率:下进钉点以3°和4°头倾角进钉成功率最高99.17%,中进钉点以3°头倾角进钉成功率最高96.67%,上进钉点以0°头倾角置钉成功率最高74.17%,差异有统计学意义;螺钉内倾角参数:左侧为34.41°±2.59°,右侧为34.06°±2.44°,差异无统计学意义;获得各进钉点最长钉道长度参数:上进钉点(23.09±1.47)mm、中进钉点(22.84±1.40)mm、下进钉点(23.15±1.45)mm,进钉点之间差异无统计学意义。有限元分析方面,枕骨髁螺钉固定模型相较于不稳模型,侧弯、屈、伸、旋转活动度分别减少96.8%、95.6%、95.0%、98.5%;枕骨钢板固定模型减少96.3%、95.7%、98.4%、99.6%;经寰枕关节螺钉固定模型减少95.7%、94.0%、94.3%、98.9%。三种内固定的应力分布存在差异,侧弯状态下应力最大的是枕骨钢板内固定,为279.6MPa;屈伸状态下应力最大的是经寰枕关节螺钉内固定,为220.9MPa;旋转状态下应力最大的是经寰枕关节螺钉内固定,为224.5MPa。枕骨髁螺钉对舌下神经管存在应力影响,其内容物最大形变0.64%。 结论:后路枕骨髁螺钉进钉点选择时,下进钉点较上方进钉点拥有更高的置钉成功率和安全性;进钉点在竖直方向上的改变对钉道长度影响较小;枕骨髁螺钉内固定对颈椎活动度的影响与其他两种内固定相似,具有较好的稳定性,其应力均小于钛合金的疲劳强度,不易损伤舌下神经。因此后路枕骨髁螺钉作为枕颈融合的颅侧锚定点是安全可靠的。