新型颈椎3D打印多孔椎间融合器的三维有限元分析

背景:颈椎前路椎间盘切除减压融合内固定已成为目前临床上常用的手术,但是传统融合器的上下弧度难以与上下终板保持完全一致,容易引起椎间融合器沉降等一系列相关并发症,作者所在课题组研究出与上下终板保持一致的新型颈椎3D打印多孔椎间融合器.目的:通过三维有限元分析法评价新型颈椎3D打印多孔椎间融合器的力学特点,为临床应用和进一步改进提供相应理论依据.方法:建立颈椎前路椎间盘切除减压融合内固定的三维有限元模型,分别采用传统颈椎椎间融合器以及新型颈椎3D打印多孔椎间融合器进行重建,并在前屈后伸、左右侧屈及左右旋转6个工况下,施加50 N预载荷以及1.0 N·m的运动附加弯矩.观察相应的椎体位移峰值,以及板钉、融合器和上下终板的Von-Mises应力峰值情况.结果与结论:①结合三维有限元分析发现,新型颈椎3D打印多孔椎间融合器组在前屈后伸、左右侧屈、左右旋转这6种工况下的椎体位移峰值、融合器及上下终板的Von-Mises应力峰值均小于传统融合器组;②而板钉的应力峰值除在后伸及右旋这2个工况下,新型颈椎3D打印多孔椎间融合器组大于传统融合器组;其他4个工况下新型颈椎3D打印多孔椎间融合器组的板钉应力峰值均小于传统融合器组;③提示相对于传统融合器,应用新型颈椎3D打印多孔椎间融合器能避免上下终板的应力集中,提高固定节段的稳定性,一定程度上可减少内植物下沉的风险.