Page 86 - 《摩擦学学报》2021年第1期

第 1 期 王松, 等: 髓核固定/滑动型人工颈椎间盘应力特征对比及关节面摩擦学优化设计 83

劣势在于髓核运动更复杂，会导致应力数值更大. 2.3 基于应力的关节面摩擦学优化设计
固定型假体总变形特征如图6所示，上终板、髓核 表5给出了按照表2正交试验分组的计算结果，发

和下终板的最大总变形量分别为68.9、47.0和68.2 mm. 现关节面不同参数组合下最大应力数值相差较大，
以髓核组件为例，固定型最大变形量是滑动型的 No.7的最大应力数值最小(2.79 MPa)，No.8的数值最
22.5%，因此，固定型假体要远小于滑动型的变形量. 大(10.85 MPa)，二者相差近3倍. 利用Minitab软件分析
但在变形分布方面，二者却极为相似，最大变形量均 得到的均值响应表见表6，关节面参数对最大应力影
集中在假体前端和后端，且呈现左右对称、前后对称 响权重排序是球缺高度>球头半径>球窝间隙，且高度
特征. 和半径越大、间隙越小越好，半径、间隙和高度三者最

A: Static structural A: Static structural
Total deforration 2 Total deforration 2
Type: Total deforration Type: Total deforration
Unit: mm Unit: mm
Time: 1 Time: 1
2020-3-24 12:07 2020-3-24 12:07
68.907 Max 68.907 Max
62.76 62.76
56.612 56.612
50.465 50.465
44.318 44.318
38.17 38.17
32.023 32.023
25.875 25.875
19.728 19.728
13.58 Min 13.58 Min
z
0 10 mm x 0 10 mm x
5 y 5 y
(a1) (a2)
A: Static structural A: Static structural
Total deforration 3 Total deforration 3
Type: Total deforration Type: Total deforration
Unit: mm Unit: mm
Time: 1 Time: 1
2020-3-24 12:07 2020-3-24 12:06
46.992 Max 46.992 Max
41.809 41.809
36.627 36.627
31.444 31.444
26.262 26.262
21.079 21.079
15.897 15.897
10.714 10.714
5.5319 5.5319
0.34943 Min 0.34943 Min
z
0 10 mm x 0 10 mm
x
5 y 5 y
(b1) (b2)
A: Static structural A: Static structural
Total deformation 4 Total deformation 4
Type: Total deforrmation Type: Total deforrmation
Unit: mm Unit: mm
Time: 1 Time: 1
2020-3- 24 12:08 2020-3- 24 12:06
68.233 Max 68.233 Max
61.064 61.064
53.895 53.895
46.726 46.726
39.557 39.557
32.387 32.387
25.218 25.21 8
18049 18.049
10.88 10.88
3.7 107 Min 3.7107 Min
z
0 10 mm 0 10 mm
x x
5 y z 5 y
(c1) (c2)

Fig. 6 The characteristics of the Total Deformation for the artificial cervical disc with fixed nucleus pulposus：(a1) the upper surface
of the upper endplate，(a2) the lower surface of the upper endplate，(b1) the upper surface of the nucleus pulposus，(b2) the lower
surface of the nucleus pulposus，(c1) the upper surface of the lower endplate，(c2) the lower surface of the lower endplate
图 6 髓核固定型人工颈椎间盘总变形特征：(a1) 上终板上表面，(a2) 上终板下表面，(b1) 髓核上表面，(b2) 髓核下表面，
(c1) 下终板上表面，(c2) 下终板下表面