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有限元分析改良皮质骨轨迹置钉在腰椎翻修术中的力学性能
1
作者 张连鹏 居来提·买提肉孜 +3 位作者 张治豪 张瑞 阿卜力克木·买买提 帕尔哈提·热西提 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期413-420,共8页
目的 利用有限元分析改良皮质骨轨迹置钉(modified cortical bone trajectory, MCBT)、皮质骨轨迹置钉(cortical bone trajectory, CBT)技术在腰椎翻修手术中的力学性能,并分析MCBT相比CBT在翻修手术中的优势。方法 根据CT扫描数据建立L... 目的 利用有限元分析改良皮质骨轨迹置钉(modified cortical bone trajectory, MCBT)、皮质骨轨迹置钉(cortical bone trajectory, CBT)技术在腰椎翻修手术中的力学性能,并分析MCBT相比CBT在翻修手术中的优势。方法 根据CT扫描数据建立L1~5节椎体、终板、纤维环、髓核三维模型,在椎体模型中按传统轨迹(traditional trajectory, TT)椎弓根置钉技术进行置钉,再将TT螺钉去除,保留TT钉道,并用MCBT、CBT螺钉在该椎体上进行翻修置钉,对腰椎重新固定。利用有限元分析MCBT、CBT在翻修手术中的力学性能。结果 在前屈、后伸、侧弯、轴向旋转工况下,CBT翻修组相比对照组运动范围(range of motion, ROM)分别降低12.07%、19.60%、8.72%、7.66%,L3~4椎体间纤维环应力分别增加11.27%、30.43%、35.52%、25.36%,L4~5椎体间纤维环应力分别降低39.84%、52.64%、23.91%、15.77%;MCBT翻修组相比对照组,ROM分别降低13.18%、20.27%、25.63%、8.59%,L3~4椎体间纤维环应力分别增加10.41%、21.60%、15.83%、18.41%,L4~5椎体间纤维环应力分别降低37.14%、61.94%、39.46%、35.23%;MCBT翻修组相比CBT翻修组ROM分别降低1.26%、0.83%、18.53%、1.00%,L3~4椎体间纤维环应力分别降低0.77%、6.77%、14.53%、5.54%,L4~5椎体应力分别降低2.82%、15.91%、19.79%、8.75%。在前屈工况下,MCBT翻修组L4~5椎体间纤维环应力相比CBT翻修组增加4.49%,在后伸、侧弯、轴向旋转工况下分别降低19.65%、20.44%、23.11%。结论 采用MCBT、CBT进行椎体翻修时均能够提供满足椎体固定要求的力学性能,并且MCBT的固定性能与安全性能不劣于CBT。研究结果为腰椎翻修术提供了更多的入路选择,在临床中具有一定参考意义。 展开更多
关键词 腰椎 改良皮质骨轨迹置钉 皮质骨轨迹置钉 翻修手术
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新型变径全皮质骨螺纹螺钉设计以及在腰椎改良皮质骨轨迹的应用
2
作者 张治豪 居来提·买提肉孜 +3 位作者 张连鹏 肖扬 阿卜杜萨拉木·托合提 帕尔哈提·热西提 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期91-97,共7页
目的 设计一款用于改良皮质骨轨迹(modified cortical bone trajectory,MCBT)置钉技术的新型变径全皮质骨螺纹螺钉,验证新型变径全皮质骨螺纹螺钉在MCBT技术中的力学特性。方法 根据MCBT技术,设计螺钉的螺距为2 mm,全长45 mm,粗杆部分... 目的 设计一款用于改良皮质骨轨迹(modified cortical bone trajectory,MCBT)置钉技术的新型变径全皮质骨螺纹螺钉,验证新型变径全皮质骨螺纹螺钉在MCBT技术中的力学特性。方法 根据MCBT技术,设计螺钉的螺距为2 mm,全长45 mm,粗杆部分直径恒定5.5 mm,细杆部分直径为4.0~4.5 mm变径,粗杆和细杆连接的变径位置长度为2 mm。从变径位置、螺纹深度、螺纹类型3个方面设置参数,开展三因素三水平L9正交试验,并建立螺钉模型。基于有限元方法对设计的螺钉进行扭转、弯曲和拔出力计算,对结果进行极差分析并确定螺钉模型。建立骨质疏松标本L4椎体三维模型,并按照MCBT技术置钉。比较新型变径全皮质骨螺纹螺钉和常规非变径全皮质骨螺纹螺钉抗拔出力。结果 通过极差分析,得出螺钉6(变径位置距离螺钉头部24 mm,螺纹深度0.7 mm,螺纹类型为45°对称螺纹)为最优螺钉。在抗拔出力方面,第6款变径全皮质骨螺纹螺钉比4.5 mm常规非变径全皮质骨螺纹螺钉提高13.1%,与5.5 mm常规非变径全皮质骨螺纹螺钉相比不具有统计学差异。结论 螺钉变径位置对螺钉拔出力影响最小,螺纹类型对拔出力影响最大,螺纹深度对扭转、弯曲影响最大。与常规非变径全皮质骨螺纹螺钉相比,变径全皮质骨螺纹螺钉前端较细,可避免进钉点发生劈裂;螺钉后端直径较粗,具有较好的抗拔出力性能。研究结果为MCBT技术的临床应用提供新的理论基础。 展开更多
关键词 腰椎 改良皮质骨轨迹 螺钉设计 骨质疏松
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传统与改良皮质骨轨迹置钉技术的生物力学性能比较
3
作者 周志豪 居来提·买提肉孜 +2 位作者 王水泉 阿拉法特·卡哈尔 帕尔哈提·热西提 《新疆医科大学学报》 CAS 2022年第10期1129-1133,共5页
目的采用有限元方法比较传统和改良皮质骨轨迹置钉技术的生物力学性能。方法选取2019年11月新疆医科大学解剖实验室骨质疏松标本4具,平均年龄(70.5±6.5)岁,男性2名,女性2名,骨密度T值均<-2.5 SD。使用Mimics和Abaqus6.9建立L4... 目的采用有限元方法比较传统和改良皮质骨轨迹置钉技术的生物力学性能。方法选取2019年11月新疆医科大学解剖实验室骨质疏松标本4具,平均年龄(70.5±6.5)岁,男性2名,女性2名,骨密度T值均<-2.5 SD。使用Mimics和Abaqus6.9建立L4椎体模型,传统皮质骨轨迹置钉技术选用螺钉直径为5.0 mm、长度为35 mm,改良皮质骨轨迹置钉技术选用直径为5.0 mm、长度为40 mm的螺钉进行置钉。为消除椎体骨质对力学性能的影响,在同一椎体的两侧椎弓根分别插入两种不同技术要求的螺钉,采用有限元方法测定两种螺钉的轴向抗拔出力,上下左右载荷情况下螺钉稳定性及前屈,后伸,轴向及侧屈旋转工况下椎体稳定性并比较其固定性能。结果改良皮质骨轨迹置钉技术组的拔出力(1822±83)N显著大于传统皮质骨轨迹置钉技术组拔出力(1624±44)N,差异有统计学意义(P<0.05);改良皮质骨轨迹置钉技术组在受到上、下、右侧应力时载荷位移比明显大于传统皮质骨轨迹置钉技术组,差异有统计学意义(P=0.007;P=0.031;P=0.047);两种技术在左侧应力时载荷位移比差异无统计学意义(P>0.05)。改良皮质骨轨迹置钉技术组的椎体前屈、后伸、旋转、侧屈载荷位移比大于传统皮质骨轨迹置钉技术组,差异有统计学意义(P=0.003;P=0.03;P=0.019;P=0.014)。结论改良皮质骨轨迹置钉技术在抗拔出力、螺钉稳定性方面,椎体稳定性要优于传统皮质骨轨迹置钉技术。改良皮质骨轨迹置钉技术可能是比传统皮质骨轨迹置钉技术更佳的脊柱外科内固定技术。 展开更多
关键词 改良皮质骨轨迹置钉技术 生物力学 有限元分析 骨质疏松
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新型全皮质骨螺纹螺钉在腰椎改良皮质骨轨迹螺钉技术中的生物力学性能
4
作者 木再帕尔·买吐送 肖扬 +5 位作者 古丽米热·阿迪力 支格尔·勒哈勒别克 艾孜海尔·艾斯卡尔 王轶希 陈锐麟 帕尔哈提·热西提 《中国组织工程研究》 CAS 2025年第27期5765-5772,共8页
背景:骨质疏松骨小梁结构不足以维持螺钉把持力,常导致脊柱内固定失败,现今主要通过以下4个方面进行解决:①螺钉自身材质;②表面涂层的处理;③钉道固化策略;④螺钉形状。改良皮质骨轨迹置钉技术的钉道已被证实有良好的固定效果,但目前... 背景:骨质疏松骨小梁结构不足以维持螺钉把持力,常导致脊柱内固定失败,现今主要通过以下4个方面进行解决:①螺钉自身材质;②表面涂层的处理;③钉道固化策略;④螺钉形状。改良皮质骨轨迹置钉技术的钉道已被证实有良好的固定效果,但目前急需研发与之配套的螺钉。目的:通过有限元分析法比较不同脊柱皮质骨螺纹螺钉在腰椎改良皮质骨轨迹置钉中的生物力学性能差异。方法:根据3具成人湿性腰椎标本(2男1女)的CT数据构建L_(4)椎体模型,并进行有限元分析。在改良皮质骨轨迹置钉技术中使用全皮质骨螺纹螺钉(单螺纹螺钉),螺钉全长45 mm,直径为5.5 mm和4.5 mm,分别作为A、B组;与传统椎弓根螺钉技术组(C组,直径6.0 mm、长度45 mm,双螺纹螺钉)和皮质骨轨迹置钉技术螺钉组(D组,直径4.5 mm、长度45 mm,双螺纹螺钉)进行对比。通过测定轴向抗拔出力、螺钉稳定性(上、下、左、右载荷位移比)、螺钉抗旋出扭矩比较各组螺钉的固定强度。结果与结论:①轴向抗拔出力:A组>B组(P=0.003),且A、B组均>C组(P<0.001,P=0.003)和D组(均P<0.001);②螺钉稳定性:在螺钉上、下两个方向施加载荷时,4种螺钉载荷位移比值为A组>B组(P>0.05),且A、B组>C组(均P<0.001)和D组(均P<0.001);③螺钉抗旋出扭矩:A组>B组(P=0.008),且A、B组均>C组(P=0.008,P=0.131);④提示在腰椎改良皮质骨轨迹置钉过程中,新型脊柱全皮质骨螺纹螺钉的力学性能与双螺纹螺钉在临床经典的椎弓根置钉轨迹及皮质骨轨迹中应用相比,具有更好的生物力学性能;且新型脊柱全皮质骨螺纹螺钉(D=5.5 mm、L=45 mm)可作为改良皮质骨轨迹置钉技术钉道最佳的适配。 展开更多
关键词 全皮质骨螺纹螺钉 改良皮质骨轨迹 腰椎 轴向抗拔出力 螺钉稳定性 螺钉抗旋出扭矩 有限元分析 生物力学
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