腰椎椎体间镍钛记忆合金支架的生物力学分析

作     者：黄浩瀚 陈宏方 陈颜 赵长清 HUANG Haohan;CHEN Hongfang;CHEN Yan;ZHAO Changqing

作者机构：上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科上海市骨科内植物重点实验室上海200011 

出 版 物：《医用生物力学》 (Journal of Medical Biomechanics)

年 卷 期：2023年第38卷第2期

页      面：283-289页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 

基　　金：上海市科委项目(20S31900800)。 

主　　题：腰椎间融合术 镍钛形状记忆合金 椎间融合器 可吸收骨水泥 

摘      要：目的测试镍钛记忆合金支架的力学性能及用于腰椎间融合术的体外生物力学性能。方法通过力学测试机测试支架的力学性能,并在新鲜腰椎标本上模拟腰椎间融合术,对比分析镍钛记忆合金支架及其配套的骨粒-可吸收骨水泥混凝物浇注植骨方法、传统盒状融合器用于腰椎间融合术的生物力学性能。结果镍钛记忆合金支架最大抗压强度为(12964±962)N,记忆特性有效范围内最大形变为(4.68±0.03)mm,形状恢复率为99.86%。相比于正常腰椎模型,单独使用镍钛记忆合金支架植入模拟腰椎间融合术后手术节段稳定性在前屈、后伸、侧屈、旋转方向上均有增加,与采用传统盒状融合器相当(P0.05)。而在复合使用配套设计的自体骨粒-可吸收骨水泥混凝物植骨后,手术节段活动度进一步降低(P0.05)。镍钛记忆合金支架植入后的抗拔出强度弱于传统盒状融合器(P0.05),在配合使用自体骨粒-可吸收骨水泥混凝物植骨时的抗拔出强度显著强于传统盒状融合器(P0.05)。结论本研究的镍钛记忆合金支架同时配套设计了相匹配的骨粒-骨水泥混凝物植骨方式,为腰椎间融合术的进一步优化发展提供了新思路。镍钛记忆合金支架具有良好的支撑及形变性能,用于腰椎间融合术时与传统盒状融合器具有生物力学等效性,在复合应用骨粒-可吸收骨水泥混凝物浇注植骨后能进一步提升稳定性和抗拔出强度。