脊柱侧凸患者通过置入钉棒(矫形螺钉和矫形棒)进行矫形,根据不同患者的脊柱侧凸位置及侧凸程度,采取不同的钉棒安装方案,安装方案不同,矫形效果不同,钉棒的应力分布情况也不同。本课题在建立退行性脊柱侧凸有限元模型的基础上,分析矫形效果最佳的钉棒安装方案,明确脊柱侧凸患者术后最大活动度,只要患者在允许的活动范围内运动,就可以有效地避免钉棒因所受应力过大发生变形或断裂的情况,这不仅为患者提供了安全保障,而且为以后合理化的手术方案提供了理论支持。本课题从所有退行性脊柱侧凸病例中选取了4例典型的病例作为研究对象,分别采取了4种不同的钉棒安装方案进行手术矫形。课题内容主要是基于患者术后CT图像进行有限元模型创建,对前屈、后仰、左右弯曲及左右旋转6种运动工况进行仿真分析,比较不同安装方案的钉棒在各个工况下的受力情况,并对钉棒进行敏感度分析,获取敏感度曲线,根据敏感度曲线和钛合金钉棒的屈服强度确定4例患者在不同工况下的最大活动度。本课题的主要研究内容有:(1)重建3D模型。收集4例患者术后脊柱的CT图像作为3D模型重建的数据来源,导入软件逆向重建脊柱侧凸矫正3D模型。(2)建立有限元模型。用Hyper Mesh对重建的3D模型进行前处理,建立完整的脊柱侧凸矫正有限元模型。(3)钉棒受力分析。在ANSYS中对有限元模型加载,模拟前屈、后仰、左右弯曲、左右旋转6种工况的运动,得到钉棒在各个工况下的应力分布情况,比较不同安装方案的钉棒在各个工况下的受力情况。(4)敏感度分析。在Workbench中对有限元模型进行敏感度分析,得到敏感度曲线,根据敏感度曲线和钛合金钉棒的屈服强度,确定4例患者术后在各个工况下的最大活动度。