蝶形枕颈固定系统的三维有限元分析

目的 通过有限元分析的方法比较蝶形板枕颈内固定系统与SUMMIT系统的生物力学特性.方法 设计并研制了一种蝶形枕骨板的新型枕颈内固定系统,将该系统中枕骨部3、7、11枚螺钉的固定方式与传统DEPUY SUMMIT系统作对照,建立两套枕颈固定方式的三维有限元模型,模拟术后枕颈活动,分别在屈伸、侧屈及旋转6种工况下施加40N垂直载荷及1.5N·M力矩的预载荷,观察两套内固定系统中枕骨的螺钉应力及位移分布.结果 在前屈后伸、侧屈、旋转6种工况下,两套系统的最大应力均出现在后伸状态,且低于钛合金的屈服强度.其中,蝶形枕颈系统3枚、7枚螺钉组螺钉的最大应力值分别较SUMMIT系统增加16.5％、15.0％,11枚螺钉组螺钉的最大应力值较SUMMIT系统减少15.6％,随着蝶形钢板枕骨螺钉固定数量的增加,螺钉的最大应力值逐渐减少,并低于SUMMIT系统最大应力值;枕骨的最大位移值同样出现在后伸状态,蝶形枕颈固定系统不同螺钉组枕骨的最大位移值均小于SUMMIT系统组,分别减少10.0％、11.4％、11.8％,随着蝶形钢板螺钉数目的增加,枕骨的最大位移值呈减少趋势.结论 SUMMIT系统与蝶形枕颈系统在枕颈内固定术中均能提供足够的强度与即刻稳定性,对于儿童、老年骨质疏松的枕颈疾患,蝶形枕颈系统可提供自由选择的螺钉铆定点,为临床医生提供多一种参考和选择方案.