个性化无规则多孔钛腰椎融合器的结构分析

作     者：李素丽 赵京生 杨来侠 LI Suli;ZHAO Jingsheng;YANG Laixia

作者机构：西安科技大学机械工程学院西安710054 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(U24A20115) 2022年度服务地方专项科研计划(22JC053) 

出 版 物：《机械科学与技术》 (Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering)

年 卷 期：2025年第44卷第1期

页      码：143-149页

摘      要：利用有限元分析方法比较不同无规则多孔结构融合器在腰椎模型直立工况下力学性能的差异。基于脊椎腰段CT扫描数据,利用计算机辅助软件对腰椎L4-L5节段进行逆向工程重塑;根据腰椎模型设计了平均孔径大小为0.65 mm、0.75 mm和0.85 mm,且孔隙率分别为67.6%、72.8%和77.8%的3种不同的Voronoi无规则多孔融合器结构;利用ANSYS模拟腰椎直立压缩工况,对比分析了腰椎位移量和椎间融合器的位移量、等效应力应变及弹性模量情况。结果表明:3种不同参数的融合器表面应力不存在集中现象,而平均孔径为0.75 mm,且孔隙率为72.8%的无规则多孔腰椎融合器的等效应力峰值最低,相比其他两种降低了35.9%~54.2%,最大位移量为0.092 mm,与健康腰椎相比降低了0.046 mm;弹性模量与平均孔径为0.85 mm,且孔隙率为77.8%的相差不大,都能满足自体骨性能要求。因此,平均孔径为0.75 mm且孔隙率为72.8%的无规则腰椎融合器结构最优,可以有效改善锥体稳定性,同时为个性化无规则多孔融合器的设计提供了基础。

主 题 词：腰椎融合器 个性化 无规则多孔 有限元分析 

学科分类：08[工学] 080502[080502] 0805[工学-能源动力学] 

核心收录：

D　O　I：10.13433/j.cnki.1003-8728.20230155

馆 藏 号：203157299...