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目的(1)建立胸腰段脊柱椎体骨折的有限元模型(腰1椎体骨折,T12-L2模型),以便临床研究。(2)建立带有螺纹的椎弓根螺钉治疗腰1椎体骨折的有限元模型。(3)探讨矢状面不同角度置入椎弓根螺钉的生物力学变化及其对脊柱稳定性的影响。(4)探讨矢状面不同角度置入椎弓根螺钉后期可能出现的断钉风险。材料与方法(1)研究对象:选取成都医学院第一附属医院骨科住院患者3例,诊断:腰1椎体压缩性骨折,年龄25-45岁,腰椎MRI明确诊断为新鲜椎体骨折,并排除相邻节段椎体骨折及其它脊柱病变。(2)资料采集:选用Siemens64排CT对3名志愿者行胸腰段扫描及图像处理。扫描范围为:胸11椎体至骶1椎体全段。选取300幅清晰的骨骼窗图像以DICOM格式导入U盘备份,导入Mimics处理图像数据。(3)建立胸12椎体-腰2椎体模型:将CT数据导入到Mimics中,利用阈值分割、区域增长等建立初步模型。利用Geomagic Studio软件光滑处理模型。利用HyperMesh体网格化模型,同时利用SoliderWork数字化椎弓根螺钉。(4)利用HyperMesh装配螺钉建立L1骨折在矢状面3种不同角度置钉方式的模型:(1)平行终板置钉模型(2)斜向上7°置钉模型(3)斜向下7°置钉模型;(5)利用Abaqus软件分别对3组模型施加各类载荷,对其受力情况进行生物力学分析,统计数据做图表及分析。、结果从椎弓根螺钉不同植入方式下椎体位移云图上我们得知:在垂直状态下3种置钉方式后椎体的最大位移都出现在胸12椎体表面;扭转状态下,椎体的最大位移均向后移动到了上位椎体后柱部分及连接杆上部;前屈状态下,椎体最大位移出现在胸12椎体的前缘或者后柱部分;后伸状态下,椎体最大位移主要集中在胸12椎体的后柱部分;侧曲状态下,椎体较大位移主要集中在胸12椎体侧曲方向一侧。在内固定器应力云图中,我们观察及统计到:三种置钉方式下,所有状态下内固定器的应力集中部位都在螺钉的近棒段;在不同工况下,侧屈状态下三组中螺钉的应力最大,且三组进行两因数方差分析统计学有意义(P<0.05),斜向上置钉组的模型内固定器应力尤甚;而在垂直状态下,三种置钉方式下的模型内固定器应力最小,以平行置钉组为甚(P<0.05)。结论本实验利用以非线性三维有限元模型来模拟胸腰段椎体骨折经椎体后路:(1)平行终板置钉(2)斜向上7°置钉(3)斜向下7°置钉的3种模型,通过比较垂直、前屈、后伸、侧弯和扭转各工况下三组模型的位移差异和椎弓根螺钉的最大应力,来分析三种方式在生物力学上的差异。1、数字化部分椎弓根螺钉螺纹能较好的模拟螺钉的实际受力情况,且数字化部分螺纹能较好的避免后期网格化与有限元计算之间的冲突,这也是本研究改进的实验方法之处;2.斜向上7°置钉椎体会取得更好的稳定性;3.斜向上7°置钉椎弓根螺钉断钉的几率较其它两组更低,临床应积极采用。