目的:设计寰枢椎后路专用螺钉,采用三维有限元方法分析其受力情况,在新鲜尸体标本上探讨、比较寰枢椎复位过程中螺钉具体提拉力大小情况,测量其三维生物力学稳定性,同时在临床上进行初步应用。方法:1.选择一例健康成人自愿者进行上颈椎CT薄层扫描获取Dicom格式原始数据,采用Mimics 10.0提取枕骨、寰枢椎,Geomagic Studio 2013进行图像优化处理,Solidworks2012设计寰枢椎后路专用螺钉,重建软骨、韧带组织,在寰枢椎置入寰枢椎后路专用螺钉及连接棒,进而建立新型寰枢椎椎弓根螺钉钉棒内固定系统CAD模型,应用Abaqus6.14-1构建寰枢椎后路专用椎弓根螺钉钉棒内固定三维有限元分析模型并进行生物力学分析;2.利用6具新鲜人体颈椎标本模型,切除寰枢侧块关节关节囊及寰枢椎间韧带组织,建立寰枢椎失稳模型,对每具尸体标本的寰枢椎先后行寰枢椎后路专用螺钉及颈椎后路通用固定螺钉后路内固定并分为3组:A1组:枢椎单轴支点螺钉内固定组;A2组:枢椎多轴支点螺钉内固定组;B组:颈椎后路固定通用螺钉内固定组;将柔性超薄式薄膜压力传感器插入至寰齿前间隙中,放置连接棒,拧紧螺帽后,采用万能电表分别测量电阻值,通过公式换算为压力值并进行组间比较;3.利用6具新鲜人体颈椎标本模型,切除寰枢侧块关节关节囊及寰枢椎间韧带组织建立寰枢椎失稳模型并进行包埋,对每具尸体标本寰枢椎先后进行寰枢椎后路专用螺钉及颈椎后路固定通用螺钉后路内固定,并分为4组,C1:正常标本模型;C2:失稳模型未内固定;D1:颈椎后路固定通用螺钉椎弓根内固定;D2:寰枢椎后路专用螺钉椎弓根内固定;将寰枢椎按顺序进行不同内固定后固定于三维运动机上进行三维稳定性测量并进行各组间三维稳定性分析比较;4.对6例寰枢椎脱位寰枢椎进行寰枢椎后路专用螺钉椎弓根内固定并随访其治疗效果。结果:在施加42N重力,1500N扭力载荷下,寰枢椎专用螺钉椎弓根内固定并未出现明显应力集中现象,在各方向载荷下,螺钉及连接棒所承受应力均相对较小,最大的应力均产生在螺钉置入骨质部分的根部周围,其中旋转状态下所承受应力最大,最大应力为49.97Mpa。在寰枢椎脱位复位提拉力上,A1>A2>B,三组间比较有统计学意义(F=251.603,P=0.000),A1组较A2组复位提拉力大,两组间比较有统计学意义(P=0.000),A1组较B组复位提拉力大,两组间比较有统计学意义(P=0.000),A2组较B组复位提拉力大,两组间比较有统计学意义(P=0.000)。在三维生物力学稳定性上,在前屈方向上,生物力学稳定性比较D2>D1>C1>C2,四组间比较有统计学意义(F=353.221,P=0.000),其中C2与C1相比具有统计学意义(P=0.000),D1、D2与C2相比具有统计学差异(P=0.000),D1与D2相比较无明显统计学差异(P=0.529);在后伸方向上,生物力学稳定性比较D2>D1>C1>C2,四组间比较有统计学意义(F=222108,P=0.000),其中C2与C1相比具有统计学意义(P=0.000),D1、D2与C2相比具有统计学差异(P=0.000),D1与D2相比较无明显统计学差异(P=0.587);在左侧屈方向上,生物力学稳定性比较D2>D1>C1>C2,四组间比较有统计学意义(F=446.437,P=0.000),其中C2与C1相比具有统计学意义(P=0.000),D1、D2与C2相比具有统计学差异(P=0.000),D1与D2相比较无明显统计学差异(P=0.586);在右侧屈方向上,生物力学稳定性比较D2>D1>C1>C2,四组间比较有统计学意义(F=349404,P=0.000),其中C2与C1相比具有统计学意义(P=0.000),D1、D2与C2相比具有统计学差异(P=0.000),D1与D2相比较无明显统计学差异(P=0616);在左旋转方向上,生物力学稳定性比较D2>D1>C1>C2,四组间比较有统计学意义(F=1792.799,P=0.000),其中C2与C1相比具有统计学意义(P=0.000),D1、D2与C2相比具有统计学差异(P=0.000),D1与D2相比较无明显统计学差异(P=0.678);在右旋转方向上,生物力学稳定性比较D2>D1>C1>C2,四组间比较有统计学意义(F=917.181,P=0.000),其中C2与C1相比具有统计学意义(P=0.000),D1、D2与C2相比具有统计学差异(P=0.000),D1与D2相比较无明显统计学差异(P=0.736)。临床应用中6例寰枢椎脱位寰枢椎复位效果满意,术中操作方便,术后随访临床效果良好。结论:寰枢椎后路专用螺钉椎弓根内固定未见明显应力集中现象,其复位提拉能力明显提高,生物力学三维稳定性优良,术中操作安全方便,临床效果佳。