镁合金中空螺钉固定治疗ⅡA型齿状突骨折的三维有限元分析

目的：建立正常枢椎及中空螺钉固定ⅡA型齿状突骨折的三维有限元模型，分析镁合金螺钉固定ⅡA型齿状突骨折的稳定性。方法：通过CT扫描1例正常成年男性志愿者颈椎获取枢椎的空间结构信息，导入三维重建软件Mimics 10.01、Solidworks 2010，建立正常枢椎及中空螺钉固定ⅡA型齿状突骨折的三维有限元模型。在有限元软件Ansys 13.0中分析正常枢椎模型、ⅡA型齿状突骨折中空螺钉（镁合金螺钉、钛合金螺钉）固定模型，分别模拟颈椎后伸、前屈时受到水平载荷50N、100N、150N、200N的作用力及颈椎旋转时分别受到50N·mm、100N·mm、150N·mm、300N·mm扭矩时，测量齿状突的最大位移与最大应力、枢椎椎体的最大应力及螺钉的最大应力。钛合金螺钉弹性模量为108000MPa，屈服强度为930MPa；镁合金螺钉弹性模量为45000MPa，屈服强度为193MPa。结果：所建正常枢椎及ⅡA型齿状突骨折中空螺钉固定有限元模型外形逼真，几何相似性好。颈部前屈、后伸、旋转三种活动状态下，受到不同载荷时镁合金螺钉的最大应力均小于钛合金螺钉，两种螺钉的最大应力均小于其屈服强度；两种材料中空螺钉固定的ⅡA型齿状突骨折模型中齿状突、枢椎椎体的最大应力均小于皮质骨应力阀值（200MPa），齿状突的最大位移是正常枢椎齿状突最大位移的5~8倍，均小于1mm（有限元模型中网格大小为1mm）。结论：应用CT扫描获取枢椎空间结构信息建立的枢椎三维有限元模型可用于生物力学实验，镁合金中空螺钉在固定ⅡA型齿状突骨折时足以维持其稳定性。

镁合金中空螺钉内固定齿状突ⅡA型骨折生物力学研究

目的研制应用于齿状突ⅡA型骨折前路内固定的新型镁合金中空螺钉,并进行生物力学研究。方法将30个新鲜人体枢椎标本,根据年龄、性别、齿状突大小配对分为2组:镁合金螺钉组、钛合金螺钉组。将2组枢椎按齿状突ⅡA型骨折锯断,造成统一齿状突骨折模型,分别用镁合金螺钉、钛合金螺钉固定,在生物力学机上测量不同垂直负荷下齿状突载荷-位移关系、扭矩-位移关系及最大拔出力。结果分别加载不同垂直负荷作用于齿状突矢状面,当加载负荷<400 N时,两组的位移差异无统计学意义(P>0.05),当载荷>500 N时骨折端产生的位移差异有统计学意义(P<0.05)。当颈部受到<100 N/mm扭矩时两种材料螺钉固定的齿状突位移差异无统计学意义(P>0.05),但当扭矩>200 N/mm时两者的位移差异有统计学意义(P<0.05)。结论镁合金中空螺钉在固定齿状突ⅡA型骨折端时足以防止前后移位的发生,但抗扭转能力较差,建议术后予以颈托制动。