基于有限元分析的钛合金椎弓根螺钉插入不同骨质性能研究.pdfVIP

有

色

金

属

材

料

与

工

程

第

45

卷

第

1

期NONFERROUS

METAL

MATERIALS

AND

ENGINEERINGVol.

45

No.

1

2024

文章编号：2096−2983(2024)01−0040−09DOI:10.13258/ki.nmme.20230220002

引文格式:赵虎，杨金帅，李强．基于有限元分析的钛合金椎弓根螺钉插入不同骨质性能研究[J]．有色金属材料与工程，2024，

45（1）：40-48．

DOI：10.13258/ki.nmme.20230220002．

ZHAO

Hu,

YANG

Jinshuai,

LI

Qiang．Performance

study

of

titanium

alloy

pedicle

screw

insertion

into

different

bones

based

on

finite

element

analysis

study

on

the

performance

of

titanium

alloy

pedicle

screw

inserting

different

bones

based

on

finite

element

analysis[J]．Nonferrous

Metal

Materials

and

Engineering,

2024,

45（1）：40-48．

基于有限元分析的钛合金椎弓根螺钉插入不同

骨质性能研究

赵

虎，

杨金帅，

李

强111,2

（1.

上海理工大学

机械工程学院,

上海

200093；2.

上海高性能医疗器械材料工程技术研究中心,

上海

200093）

摘要：钛合金因其优异的力学性能和生物相容性，广泛用于椎弓根螺钉的制备。椎弓根螺钉插入

椎骨时，松质骨密度和皮质骨厚度都会对椎弓根螺钉插入稳定性产生影响，因此，有必要研究它

们对椎弓根螺钉插入性能的影响。先通过有限元仿真方法研究不同骨质对椎弓根螺钉插入阶段的

插入扭矩与骨应力的影响；再选用不同密度的聚氨酯泡沫作为骨材料，对标准钛合金椎弓根螺钉

的插入过程进行力学性能测试。结果表明：相较于松质骨密度，皮质骨的厚度对螺钉插入稳定性

的影响更大；皮质骨厚度的减小和松质骨密度的降低都会削弱椎弓根螺钉在插入时的插入扭矩；

仿真结果与力学实验结果具有较高的一致性，表明有限元仿真方法可以用于椎弓根螺钉的插入扭

矩预测。

关键词：椎弓根螺钉；骨质疏松；有限元分析；椎骨；力学实验

中图分类号：TG

341

文献标志码：A

Performancestudyoftitaniumalloypediclescrewinsertioninto

differentbonesbasedonfiniteelementanalysisstudyonthe

performanceoftitaniumalloypediclescrewinsertingdifferent

bonesbasedonfiniteelementanalysis

111,2

ZHAOHu，YANGJinshuai，LIQiang

(1.

S