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1、新型微创腰骶椎内固定系统的材料力学研究吕宏琳1刘洪涛1杨显刚2郑文杰3周跃31.青岛大学附属烟台毓璜顶医院脊柱骨科，山东烟台264000；2.重庆大学机械工程学院，重庆400044；3.第三军医大学附属新桥医院骨科，重庆400037[摘要]目的研究新式微创经骶骨前入路腰骶椎内固定系统在材料力学方面的生物力学特点。方法对新式微创腰骶椎中轴固定螺钉进行有限元建模，并以材料（不锈钢）和负荷状态（生理负荷或极限负荷）为边界条件，通过有限元分析，研究其在不同边界条件组合下的载荷强度和分布状况。结果在人体腰骶椎生理和极限两种
2、负荷状态下，中轴固定螺钉所承受的最大压强值为489MPa，此数据小于冷轧加工和冷锻条件下不锈钢的屈服强度（792MPa和1213MPa），说明以这两种加工条件所制造的不锈钢为制造材料，新式微创内固定系统均可达到强度要求，而且机械性能特点基本相同。结论新式微创经骶骨前入路腰骶椎内固定系统在材料力学方面达到了设计要求，适合临床应用。[.jyqkaterials’mechanicsofaneinimally-invasivelumbosacralinternalfixationdevice.LVHonglin1LIUH
3、ongtao1YANGXiangang2ZHENGedicalCollegeofQingdaoUniversity,Shandong264000,China;2.CollegeofMechanicalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China;3.DepartmentofOrthopedics,XinqiaoHospital,ThirdMilitaryMedicalUniversity,Chongqing400037,China[Abstract]O
4、bjectiveToresearchthebiomechanicalcharacteristicsoftheneechanicsofmaterials.MethodsSetupthefiniteelementmodelofthedevice,andfortheboundaryconditionsofmaterials(stainlesssteel)andloadconditions(physiologicalorextremeloads),studyitsbinedintensityanddistribution
5、ofloadunderdifferentbinationsoftheboundaryconditions,byfiniteelementanalysis.ResultsUnderthephysiologicalandextremeloadstatesofthelumbosacralvertebrae,themaximumpressurebearbythedeviceadeanufacturingstainlesssteelmaterial,thedevicebothmettherequirementofstren
6、gth,andthecharacteristicsinmechanicalfunctionetthedesigningrequirementsinthemechanicsofmaterials,andent.[Keyalinvasion;Internalfixation;Biomechanics;Finiteelementanalysis2004年Cragg首次公开报道了经骶骨前入路的经皮腰骶椎前柱融合内固定系统—AxiaLIF系统[1]，其做为新型的微创手术系统，最大限度的减少了手术对入路旁组织、椎旁软组织及脊
7、柱结构的损伤。该系统先后在美国及欧洲应用于临床，取得较好的效果，近年来国内亦有应用。本文将AxiaLIF系统技术理念与国人腰骶椎解剖特点相结合，设计出适合国人的新式微创经骶骨前入路腰骶椎内固定系统及手术方式，并获得国家发明专利授权(专利号：ZL200710092647.1)，并于2012年1月—2013年12月通过对该专利系统的核心器械—中轴固定螺钉的有限元建模和分析，研究其在材料力学方面的生物力学特点，评估其是否达到设计要求，为其进一步改进和最终应用于临床提供材料力学研究基础。现报道如下。1材料与方法1.1实验
8、对象实验设计的适合国人的微创经骶骨前入路腰骶椎内固定系统中的中轴固定螺钉。1.2实验方法及指标1.2.1建立实验对象的有限元模型通过PRO/ESC.PATRAN2005R2软件，建立三维有限元模型。1.2.2实验对象的有限元分析采用MSC.NASTRAN2004软件进行分析，结果由MSC.PATRAN2005R2软件读取。（1）边界条件。①材料。以脊柱内固定常用的不锈钢为
