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。