【摘 要】
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目的 探讨结构拓扑优化技术在寰枢椎关节间融合器设计的应用效果。方法 选择1名健康志愿者，进行寰枕交界部位CT扫描，建立寰枢椎三维几何模型；对寰枢椎内固定系统模型基于边界反演法进行材料参数反演，构建各向同性材料参数下的简化模型，采用变密度法对植骨窗部分进行拓扑优化设计，获得植骨窗体积最大且结构刚度满足要求的结构，并几何重构为新型寰枢椎侧块关节间融合器（Cage A）。模拟融合器植入，比较CageA与
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目的 探讨结构拓扑优化技术在寰枢椎关节间融合器设计的应用效果。方法 选择1名健康志愿者，进行寰枕交界部位CT扫描，建立寰枢椎三维几何模型；对寰枢椎内固定系统模型基于边界反演法进行材料参数反演，构建各向同性材料参数下的简化模型，采用变密度法对植骨窗部分进行拓扑优化设计，获得植骨窗体积最大且结构刚度满足要求的结构，并几何重构为新型寰枢椎侧块关节间融合器（Cage A）。模拟融合器植入，比较CageA与传统融合器（Cage B）植入后，椎体、融合器及植骨内部应力响应，对植入融合器和椎体力学响应进行评估。结果 与传统融合器（Cage B）相比，Cage A模型最大应力明显降低，且应力较均匀分布在支撑面上；在后伸状态下，植入Cage B的整体模型形变峰值明显降低；Cage B植入的椎体最大应力值、植骨体积占比无明显变化。结论 借助结构拓扑优化技术设计的寰枢椎关节间融合器，应力分布均匀，椎体受力小。该方法可以实现具有针对性的个体化融合器设计。
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