頸椎椎間融合器之有限單元模擬及分析

Abstract

現今社會逐漸邁向高齡化趨勢，衍生出之退化性疾病也逐漸備受重視，而其中之頸椎椎間盤退化症狀常造成嚴重脊椎畸形、脊椎滑脫、椎間盤脫出壓迫神經等生理現象，主要藉由頸椎融合手術來進行治療，利用融合器(cage)搭配補骨植入椎間盤空間促使椎體融合穩定頸椎椎節。而融合器外型與補骨位置對於融合效果與椎體穩定在手術佔有很大的影響因素，故本研究主要是以有限元素法分析新型十字形融合器與舊型箱型融合器對椎體以及融合器本身之von-mises stress 分佈，探討兩種融合器不同之外型與補骨位置產生應力分佈之差異性。 本研究主要是利用CT影像重新建立頸椎C4~C6之椎體模型，且包含韌帶、椎間盤、小面關節等椎節部位，再建立融合器(cage)幾何外型，以73.6N正向壓力模擬頭重，分析椎融合手術術後長時間之狀態下之應力分佈。 結果顯示十字形融合器不管是對終板、椎骨以及融合器本身與鄰近節之椎間盤其von-Mises stress 都較箱型融合器小，可知十字形具有較優之應力分佈結果。雖然所測得之von-Mises stress都在椎骨與融合器之抗壓強度之內，不過在融合器邊角與尖端會有應力集中現象，故建議融合器設計避免小於90度之邊角外型，以減少應力集中之現象發生。