国产个体化定制腰椎棘突间撑开器的设计及有限元分析

目的 利用有限元分析技术设计一种新型国产个体化定制棘突间撑开器,并使用机械力学的方式验证其是否满足人体脊柱负荷.方法①创建健康腰椎L2-L5有限元模型和国产个体化定制腰椎棘突间撑开器有限元模型,模拟手术将撑开器植入腰椎模型,进行前屈、后伸、旋转及侧弯活动,验证撑开器有效性;②将3D打印出棘突间撑开器行轴向压力测试并绘制载荷-位移曲线,判断其植入人体可行性,并分析压缩各阶段载荷变化对撑开器影响.结果 撑开器植入对应节段后该节段后伸时运动范围及椎间盘压力减小,但对临近节段活动度及椎间盘压力影响几乎为0;当压缩位移范围在0～2.35 mm时,压缩载荷处于0～1 005.26 N,撑开器处于弹性阶段,在此阶段内撑开器弹性效果最佳,撑开器任意压缩变形均可恢复至原形;撑开器在弹性阶段即可完全可满足人体脊柱负荷.结论 国产个体化定制撑开器能有效分担椎间盘压力并预防邻近节段退变,为此后临床试验及应用提供参考.