研究目的:1、建立带有肌肉组织的全颈椎三维有限元模型(C0-T1)并验证该模型的有效性,为后续研究胸1倾斜角(T1S)在寰枢融合术后颈椎矢状面失衡中的作用机制提供必要条件。2、探讨T1S在寰枢椎融合术后颈椎矢状面失衡中的影响作用。3、明确寰枢椎融合术后C2-7 SVA值增大所致颈椎力学传导异常在颈椎矢状面失衡中的作用。研究方法:选取一名34岁健康男性志愿者进行颈椎薄层CT扫描,将CT原始数据以Dicom格式存储。用Mimics17软件将CT图像逆向重建出颈椎三维点云模型,利用Geomagic Studio2012软件把点云模型拟合成NURBS曲面模型,然后导入Hypermesh12软件中进行网格划分、赋予材料属性、定义接触及边界条件等操作,最后提交ABAQUS 6.12软件进行有限元分析,将各个工况下各节段活动度与文献数据进行比较,验证该模型有效性。在以上原始模型基础上,调整T1S角(T1S+10°、T1S-10°)及寰枢融合角(C12角)(C12+10°、C12-10°),组合后共形成9种模型,模拟针对不同T1S角的患者将寰枢椎固定于不同角度。在各模型上分别施加前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左扭转、右扭转等6个方向力矩,获取各个工况下颈椎各节段活动度、各结构(椎间盘、纤维环、韧带、关节突关节及关节囊)的von-Mises应力值及所对应C2-7 SVA值,分析评价不同T1S角、C1-C2角及C2-7 SVA值条件下各模型内部结构的生物力学差异。研究结果:1、建立的带有肌肉组织的全颈椎三维有限元模型共包含789024单元,285045节点,外观与人体颈椎相似。通过与文献数据对比,发现该模型在屈伸、侧屈及旋转工况下的活动度大部分在文献参考范围内。2、T1S角增大或者减小均可引起C2-7 SVA值增大或者减小,寰枢内固定术后C2-7 SVA值的大小主要受T1S影响;C2-7 SVA值增大或减小可引起颈椎椎间盘、小关节、关节囊、韧带等结构局部应力增大。研究结论:本研究创建的带有肌肉组织的全颈椎三维有限元模型通过有效性验证,满足有限元分析几何相似性和力学相似性要求,可用于颈椎生物力学分析。从影像学角度看,T1S是影响寰枢内固定术后C2-7 SVA值大小的主要因素,从疾病发生机制角度看,C2-7 SVA改变所致颈椎力学传导异常是术后颈椎矢状面失衡的内在原因。该研究结果提示我们需要根据T1S个性化地选择寰枢椎融合角度。