寰枢椎关节间融合器的拓扑优化设计
王作伟1
张一可2
菅凤增1
吴浩1
王兴文1
段婉茹1
王凯1
关健1
刘振磊1
陈赞1
1.100053 北京,首都医科大学宣武医院神经外科/中国国际神经科学研究所神经脊柱中心2.116024 大连,大连理工大学工程力学系
摘要：目的 探讨结构拓扑优化技术在寰枢椎关节间融合器设计的应用效果.方法 选择1名健康志愿者,进行寰枕交界部位CT扫描,建立寰枢椎三维几何模型;对寰枢椎内固定系统模型基于边界反演法进行材料参数反演,构建各向同性材料参数下的简化模型,采用变密度法对植骨窗部分进行拓扑优化设计,获得植骨窗体积最大且结构刚度满足要求的结构,并几何重构为新型寰枢椎侧块关节间融合器(Cage A).模拟融合器植入,比较CageA与传统融合器(Cage B)植入后,椎体、融合器及植骨内部应力响应,对植入融合器和椎体力学响应进行评估.结果 与传统融合器(Cage B)相比,Cage A模型最大应力明显降低,且应力较均匀分布在支撑面上;在后伸状态下,植入Cage B的整体模型形变峰值明显降低;Cage B植入的椎体最大应力值、植骨体积占比无明显变化.结论 借助结构拓扑优化技术设计的寰枢椎关节间融合器,应力分布均匀,椎体受力小.该方法可以实现具有针对性的个体化融合器设计.
关键词：颅颈交界区疾病寰枢椎融合术结构拓扑优化设计寰枢椎融合器
分类号：R681.5(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)R651(外科学各论)
论文发表日期：2022-11-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：4( 917-920 )
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