颈椎前路融合手术中钢板摆放角度对颈椎稳定性影响的有限元分析

目的:利用有限元分析的方法,比较颈前路融合手术中钢板偏离颈椎长轴与钢板标准摆放的生物力学性能.方法:选取一名健康女性志愿者并进行CT扫描(C1-T1),应用Mimics 19.0,Geomagic Studio 2015,Solidworks 2018,Ansys Workbench 17.2等软件建立下颈椎(C3-C7)模型进而验证模型的可靠性,随后置入不同角度、不同长度的颈前路钢板,从而建立颈前路椎间盘切除减压融合术(anterior cervical discectomy fusion,ACDF)模型,在C3上施加73.6 N轴向压力及1 NM的纯力矩,使模型产生屈曲、后仰、侧弯及旋转活动,观察模型应力云图,记录器械最大应力值及椎间活动度并进行分析比较.结果:建立下颈椎(C3-C7)有限元模型,与已发表的关于颈椎活动度的文献相对比,验证了模型的有效性.钢板摆放偏移轴线对内固定器械的应力分布、最大应力值及椎间活动度影响较小;单节段钢板相比于双节段钢板对钢板偏移的力学影响更小.结论:在颈椎前路钢板与颈椎长轴存在角度时对颈椎的力学稳定性影响不大.在临床手术钢板倾斜小于20°时,无须重新调整钢板位置.