摘要
摘要目的基于重建异常生理曲度颈椎曲度，利用数字建模软件和有限元分析软件构建颈前路椎体次全切除融合术（ACFF）三维有限元模型，并对构建完成的模型进行验证、加载载荷、计算分析生物力学，为临床手术方案的合理制定和预后的评估提供参考依据。方法选择临汾市人民医院脊柱外科1例住院患者，将279张颈椎CT扫描DICOM格式图像导入Mimics建模软件，构建stl格式初步三维模型，利用Geomagic Studio 2013软件精修细化功能对三维模型进行光滑、消除噪点，并模拟ACCF手术操作切除C3椎体部分及上下相邻椎间盘，切除部分使用钛笼支撑，钛笼中填充碎骨，并使用六孔钛板进行前路内固定。在C3切除后调整颈椎生理曲度，使变直的颈椎恢复前凸，并测量调整后的Cobb角为-10.76°，进一步添加韧带、椎间盘、模拟小关节，然后导入有限元分析软件Ansys workbench 15.0，进行网格划分、赋予材料属性，加载载荷，计算颈椎椎间盘和小关节的应力。结果成功建立了ACCF三维有限元模型，包含7个颈椎椎体、3个椎间盘、以及双侧的小关节、韧带等结构，内固定融合物包括1个钛笼、1个钛板和4个螺钉，钛笼内容物为松质骨碎块填充，共计398 325个节点，174 329个单元。有限元计算结果以前屈工况为例，术前模型C1~C7小关节应力分别为4.29、2.01、1.95、2.43、0.54、0.69 MPa，而术后小关节应力分别为3.33、0.47、0.79、3.02、0.63、0.26 MPa，两个不同工况模型小关节应力相比，术前模型5个节段小关节应力高于术后模型，术后模型C4~C7椎间盘应力分别为0.44、0.66、0.46 MPa，均低于术前生理曲度变直模型的椎间盘应力。结论利用患者真实CT扫描数据构建外观逼真、细节还原度高、具有非常好的几何相似性的有限元模型，并通过有效性验证，生物力学分析提示重建颈椎生理曲度能有效降低颈椎椎间盘和小关节的应力，这对于后期延缓或者阻止颈椎退变能起到一定的作用。
出版日期
2021年07月24日（中国期刊网平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
