三种骨水泥弥散类型对胸腰段椎体强化术后术椎应力影响的三维有限元分析

摘要：

目的:利用三维有限元分析胸腰段椎体强化术后三种骨水泥弥散类型在不同载荷下术椎的应力分布变化.方法:通过1例L1椎体压缩性骨折患者和3例L1椎体强化术后骨水泥分别呈弥散型、团块型、混合型患者的原始CT资料,通过Mimics 19.0、Geomagic Studio 2013及Solid Works 2017等软件处理,建立T11～L2椎体功能单元压缩性骨折及三种骨水泥弥散类型的有限元模型,运用有限元分析方法,约束L2椎体下表面所有节点的各向活动,于T11椎体上表面施加均匀分布的400N面载荷,压力方向垂直向下,模拟正常人体上半身重量;同时在T11椎体上表面于不同方向施加10N·m力矩,模拟正常人体前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋转、右旋转6种运动状态.并在T11表面分别施加0.3MPa(低压力)、1MPa(中压力)、4MPa(高压力)分别模拟日常生活活动,比较4种模型在不同载荷情况下应力分布情况.结果:骨水泥注入后,在各级压力下,骨水泥呈团块型分布对术椎应力明显高于弥散型与混合型,4种模型术椎的应力与压力增加呈正相关,在6种载荷下,骨水泥呈团块型分布对术椎的应力均明显高于混合型与弥散型,混合型对术椎的应力较低,且在施加0.3、1、4MPa压力下,术椎在前屈载荷下所受应力最大,团块型应力最高,分别为63.295MPa、84.419MPa、174.96MPa;弥散型为62.348MPa、80.974MPa、160.95MPa、混合型为47.667MPa、62.171MPa、124.35MPa.结论:胸腰段椎体强化术后术椎应力与其所受压力及载荷方向相关,团块型骨水泥是导致术椎应力增高的重要因素,骨水泥呈混合型分布可能是理想的弥散类型.

关键词：骨水泥、弥散类型、椎体强化术、有限元

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分类号：R682.3;R318.01(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)

资助基金：广东省医学科学技术研究基金;广东省中医药管理局基金

在线出版日期：2020-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：628-637