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1.
目的:建立颈4-5 PrestigeTM-LP人工颈椎间盘植入后的三维有限元模型.方法:采用成年男性的新鲜尸体的颈椎标本进行CT三维扫描,通过三维重建软件Mimics system和AutoCAD形成颈椎C4-5和PrestigeTM-LP人工颈椎间盘假体三维图形文件,经有限元分析软件ANSYS8.0建立颈椎C4-5和PrestigeTM-LP人工间盘有限元,模拟完成C4-5人工椎间盘置换手术.结果:成功建立颈椎C4-5节段PrestigeTM-LP人工颈椎间盘置换有限元模型,对颈椎的后部结构、颈椎关节突关节、钩椎关节等均进行了模拟重建.共计包含174 923个solid单元,249 006结点,88个缆绳单元及相应176个结点.结论:模型具有精确度高,单元划分精细,手术模拟真实的特点,可用于颈椎人工间盘置换后的生物力学研究.  相似文献   

2.
背景:人工颈椎间盘置换要求具有规范的操作程序,这样才能减少置入假体下沉、异位骨化、假体脱位等并发症.个体化的颈椎三维模型重建模型能够模拟自身颈椎间盘的真实结构,有利于人工颈椎间盘置换过程的精准操作.目的:分析颈椎间盘置换手术模拟的方法及临床应用.方法:选择42岁男性患者资料,颈椎间突出症(C4/5)脊髓型,颈椎间盘置换前行颈椎64排CT平扫,进行三维几何重建,测量C4/5间盘间隙,C5上终板,C4下终板尺寸,并适当撑开椎间隙,选择合适的假体尺寸,在scanCAD软件中模拟手术,安装假体,并再次修改假体尺寸,应用于临床.结果与结论:利用计算机模拟手术预计假体,模拟手术过程,可以有效减少置换时间,方便假体置换操作,置换过程中获得满意的临床疗效.提示三维重建仿真模拟手术能准确测量置入假体,数据真实可靠,或得满意疗效.  相似文献   

3.
背景:近年来随着对脊柱生物力学研究的深入,人工椎间盘被认为是治疗腰椎退行性变较理想的方法,但目前对人工腰椎间盘的生物力学研究还非常有限.目的:建立腰椎运动节段人工椎间盘置换的三维有限元模型并进行生物力学分析,观察人工椎间盘置换对腰椎小关节应力的影响.方法:在已建立的正常腰椎运动节段三维有限元模型的基础上去除L4~5椎间盘、上下终板的有限元单元,加入SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘的有限元模型,保留L4~5椎间隙的纤维环及相关韧带,形成L4~5运动节段人工椎间盘置换的三维有限元模型.对三维有限元模型在垂直压缩、前屈、后伸、侧弯等不同载荷下进行生物力学分析,记录小关节的应力,并与正常运动节段三维有限元模型相应部位的应力进行对比.结果与结论:生物力学分析结果显示,人工椎间盘置换后:①垂直压缩时上下椎体、双侧小关节内应力与正常节段相比差异无显著性意义(P > 0.01).②前屈、后伸时上下椎体前、后方及双侧小关节内应力与正常节段相比差异无显著性意义(P > 0.01).③侧弯时上下椎体左右两侧及双侧小关节内应力与正常节段相比差异无显著性意义(P > 0.01).提示人工腰椎间盘置换后小关节应力可保持在正常运动节段的水平,人工腰椎间盘置换可以达到腰椎生物力学性能重建的目的.  相似文献   

4.
背景:人工颈椎间盘置换要求具有规范的操作程序,这样才能减少置入假体下沉、异位骨化、假体脱位等并发症。个体化的颈椎三维模型重建模型能够模拟自身颈椎间盘的真实结构,有利于人工颈椎间盘置换过程的精准操作。目的:分析颈椎间盘置换手术模拟的方法及临床应用。方法:选择42岁男性患者资料,颈椎问突出症(C4/5)脊髓型,颈椎间盘置换前行颈椎64排CT平扫,进行三维几何重建,测量C4/5间盘间隙,C5上终板。C4下终板尺寸,并适当撑开椎间隙,选择合适的假体尺寸,在scanCAD软件中模拟手术,安装假体,并再次修改假体尺寸,应用于临床。结果与结论:利用计算机模拟手术预讨假体,模拟手术过程,可以有效减少置换时间,方便假体置换操作,置换过程中获得满意的临床疗效。提示三维重建仿真模拟手术能准确测量置入假体,数据真实可靠,或得满意疗效。  相似文献   

5.
目的:评价人工颈椎间盘置换对颈椎运动范围及临近节段生物力学的影响.方法:以计算机检索方法检索中国期刊全文数据库中(CNKI:2005/2009)关于人工颈椎间盘置换治疗颈椎病的临床随访、对照实验,检索词为"人工颈椎间盘置换、生物力学".检索后对每项研究的资料结果进行提取、分析.结果:共有21项实验469例颈动脉狭窄患者符合纳入标准,分析结果显示人工颈椎间盘置换后脊髓功能JOA评分较置换前明显升高.置换节段稳定并部分恢复了颈椎正常的活动范围.而且与颈前路减压植骨融合术相比,人工颈椎间盘置换未增加临近节段的关节活动范围和应力负荷,阻止或降低了临近节段的退变及颈椎活动范围减小的发生率,随访时影像学均未见假体移位、脱落、下沉等并发症发生.结论:人工颈椎间盘置换使颈椎运动范围得到一定保持,颈椎稳定性好,置换后对邻近节段影响较小,阻止了相邻节段的退变加速,是颈椎病治疗方面一种具有良好发展前景的治疗方法.但Fh于其临床应用时间短,其潜在的异位骨化、假体下沉、脱出等问题题仍有待于长期临床观察.  相似文献   

6.
背景:颈椎前路椎间盘切除椎间融合被认为是治疗颈椎病的金标准,但是融合后产生临近节段的加速退变.采用人工颈椎间盘置换治疗颈椎病和颈椎间盘突出症在解除患者脊髓压迫的同时保持了颈椎的活动度和稳定性,恢复椎间盘正常的生物力学特点,防止邻近椎间盘的加速退变.目的:观察颈椎Prodisc人工颈椎椎间盘置换的临床应用效果及术后的运动学变化.方法;选择55例69个椎间盘,其中双节段受损14例:男29例,女26例,年龄48(31-76)岁;脊髓型颈椎病32例,神经根型颈椎病9例,混合型颈椎病14例.取颈椎前横切口或斜切口入路行Prodisc人工颈椎间盘置换.于置换前、置换后3,6,12,24个月观察颈椎正侧位、过伸过屈、左右侧屈位片,JOA评分分析置换前后椎间盘功能改善情况.结果与结论:随访55例69个椎间盘,41例行单节段人工颈椎问盘置换,14例行双节段人工颈椎椎间盘置换.置换后随22(56~48)个月.置换后JOA评分显示椎体功能改善率达56%.置换后手术节段椎间盘矢状面、冠状面活动度与置换前比较差异无显著性意义(P=0.45,0.74),并保持了和邻近间隙同样的活动度和稳定性.说明颈椎人工椎间盘置换后保留了原来的椎间盘的活动度,患者恢复快,对邻近椎间盘的影响小.  相似文献   

7.
背景:国内外尚未见双节段Bryan颈人工椎间盘置换后邻近节段关节突关节内压力的测量研究.目的:观察轴向载荷对双节段颈椎人工椎间盘置换和前路椎间融合内固定对邻下位节段关节突关节内压力的影响,以期为双节段人工颈椎间盘置换的临床应用提供生物力学依据.设计、时间及地点:体外对比观察,生物力学测定实验,于2006-01/02在中南大学材料科学与工程学院国家重点实验室完成.材料:取新鲜人体尸体颈椎标本11具,节段包括C_3T_1),剔除肌肉组织保留椎间盘、韧带和关节囊结构的完整.方法:取11具新鲜完整的成人下颈段标本,分别制成C_(4~5),C_(5~6)椎间盘完整、椎间盘置换、椎间融合3个模型组,在标本上施加轴向分级载荷,将微型阻电式压力传感器置入C_(5~6),C_(6~7)关节突关节内.主要观察指标:测量各组于25,50,75,100,125和150 N载荷下C_(5~6),C_(6~7)关节突关节内的压力.结果:在轴向加载下,下位节段关节突关节内的压力随着施加载荷的增大而增大.C_(4~5),C_(5~6)双节段人工椎间盘置换组与椎间盘完整组相比,下位置换节段和邻近下位节段关节突关节内的压力变化相近,差异无显著性意义(P>0.05).C_(4~5),C_(5~6)椎间融合组与人工椎间盘置换组、椎间盘完整组相比邻近下位节段关节突关节内的压力显著增高(P<0.05).结论:颈椎双节段人工椎间盘置换后置换下位节段和邻近下位节段关节突关节内压力与完整标本相近,提示颈椎双节段人工椎间盘置换能够重建颈椎生物力学性能.颈椎双节段椎间盘摘除融合内固定后邻近下位关节突关节压力增加,可能是多节段颈椎融合后邻近节段发生退行性变或退行性变加速的原因之一.  相似文献   

8.
背景:国内外已有学者将有限元分析用于脊柱的生物力学模拟,但对人工帷间盘置换前后腰椎生物力学系统的有限元模拟报道较少.目的:实验建立腰椎运动节段SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘置换的新型三维有限元模型,并在此基础上进行有限元分析.设计、时间及地点:观察性实验于2003-12/2004-08在中南大学湘雅医院骨科研究室完成.对象:选择1名健康成年男性志愿者作为模拟对象,对脊柱T12~S1节段进行层厚2 mm的连续扫描,共获得CT断层图像264幅,并对CT图像每隔15.进行三维重建,获取用于建立三维模型的相关数据.方法:将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过3DSMAX软件建模形成正常中国男性L4~5运动节段的三维模型.主要观察指标:结合SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘的三维模型,用有限元分析软件SAP2000转换成有限元模型.结果:成功建立了腰椎运动节段的三维模型和有限元模型.L4~5节段SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘置换的有限元模型总节点数为2542个,包括1924个Solid单元,592个Area单元,50个Link单元.结论:通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以建立腰椎人工椎间盘置换的有限元模型.  相似文献   

9.
背景:诸多针对脊椎椎体间固定融合后相邻节段应力变化的生物力学测试结果并不尽相同,载荷控制与位移控制试验模式下所反映出的相邻节段应力状况其结果也相差甚远.目的:分析椎间盘完整、椎间盘切除、Bryan颈人工椎间盘置换和前路颈椎植骨融合钢板内固定后,成人尸体颈椎标本分别在前屈后伸载荷下C5/6椎间孔孔径和面积的变化情况.方法:分别测量C5/6椎间盘完整、椎间盘髓核摘除、Bryan颈人工椎间盘置换和前路钢板植骨内固定4种状态下以0.25,0.50,0.75,1.00,1.25,1.50 N·m的分级载荷加载于标本的前屈后伸状态时C5/6椎间孔孔径和面积的变化情况.结果与结论:前屈后伸各级加载时,C5/6椎间孔上下径、上前后径、下前后径和面积椎间盘完整组、Bryan颈人工置换组和钢板植骨内固定组高于椎间盘髓核摘除组,差异有显著性意义(P<0.05),Bryan颈人工置换组高于钢板植骨内固定组,差异有显著性意义(P<0.05),可见颈椎间盘髓核摘除后C5/6椎间孔有效空间明显减少.  相似文献   

10.
背景人工腰椎间盘置换是治疗腰椎间盘突出症的新方法,其理论依据需进一步验证.目的建立腰椎运动节段人工椎间盘置换的有限元模型,用于进一步的生物力学研究.设计以脊柱L4~5节段三维模型的相关数据为研究对象的单一样本研究.单位一所大学医院的骨科.对象实验于2003-12/2004-08在中南大学湘雅医院骨科研究室完成.选择1名健康男性志愿者作为模拟对象,对其脊柱T12~S1节段进行层厚2 mm的连续扫描,共获得CT断层图像264幅,并对CT图像每隔15°进行三维重建,获取用于建立三维模型的相关数据.方法将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过3DSMAX软件建模形成正常中国男性L4~5运动节段的三维模型,结合SB-ChaiteⅢ型人工椎间盘的三维模型,用有限元分析软件SAP2000转换成有限元模型.主要结局观察成功建立了腰椎运动节段的三维模型和有限元模型.结果建立了腰椎L4~5节段SB-ChaiteⅢ型人工椎间盘置换的有限元模型,模型总节点数为2542个,包括1924个Solid单元,592个Area单元,50个Link单元.结论通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以建立腰椎人工椎间盘置换的有限元模型,用于脊柱生物力学的进一步研究.  相似文献   

11.
BackgroundThe object of the study was to assess the impact of one-level stabilization of the cervical spine for both anterior static and dynamic plates. Segments C2–C6 of the cervical spine, were investigated, from which was determined the stress and strain fields in the region of implantation and adjacent motion segments. The purpose was the comparison of changes that affect the individual stabilizers.MethodsFor testing we used finite element analysis. The cervical spine model takes into account local spondylodesis. The study includes both an intact anatomical model and a model with implant stabilization.FindingsThe analysis covered the model loaded with a moment of force for 1 Nm in the sagittal plane during movement. We compared both the modeled response of the whole fragment C2–C6 and the response of individual motion segments. The largest limitation of range of motion occurred after implantation with static plates. The study also showed that the introduction of the one-level stabilization resulted in an increase in stress in intervertebral disc endplates of adjacent segments.InterpretationThe results indicate that the increase in stress caused by stiffening may result in disorders in remodeling of bone structures. The use of dynamic plates showed improved continuity strains in the tested spine, thereby causing remodeling most similar to the physiological state and reducing the stresses in adjacent segments  相似文献   

12.
背景:目前睡姿和枕高的研究主要集中在临床方面,多采用统计调查、测量及影像学相结合的方法。但采用三维有限元法分析睡姿和枕高对颈椎应力影响的研究至今鲜见报道。目的:采用数学仿真的方法探讨睡姿及枕高对颈椎应力的影响。方法:以正常人体头颈CT图像为原始数据,依次经过Mimics 10.0、Geomagic Studio 11.0及Hypermesh 10.0软件建立全颈椎的三维有限元模型,利用Abaqus 6.10软件仿真分析仰卧状态与侧卧状态不同枕高下颈椎的应力特性。结果与结论:睡姿和枕高对颈椎应力均有影响。枕高相同时,仰卧位椎间盘应力的最大值大于侧卧位。同样睡姿下,颈椎椎体及椎间盘的应力值均随枕高的增加而增大。从颈椎应力的生物力学角度看,侧卧比仰卧更有利于颈椎的健康,且仰卧位枕高应低于侧卧位。  相似文献   

13.
背景:近年来,以人工颈椎间盘置换为代表的非融合技术不断改进,在重建受累节段间盘结构和功能的基础上,使得术区节段颈椎结构显著接近天然生理系统所要求的动静态负荷应力分布,在保护退变节段椎间小关节及邻近节段颈椎结构功能及维持颈椎动态稳定性方面作用显著,表现出较节段融合技术明显的方法学优势。 目的:评价颈前路椎间盘切除融合与Bryan人工颈椎椎间盘置换治疗单节段间盘退变性脊髓或神经根型颈椎病的临床效果。 方法:纳入2010年3月至2012年3月收治的43例单节段退变的脊髓或神经根型颈椎病中老年患者,随机分为前路颈椎间盘切除加椎间植骨融合组(融合组)和Bryan人工椎间盘置换组。治疗前后通过X射线影像学检查观察颈椎整体及目标间隙上下邻近椎间活动度的变化;随访期间应用日本骨科协会评分、颈痛目测类比评分和颈椎功能障碍指数进行术后神经功能恢复评估。 结果与结论:所有患者术中及术后未出现神经血管损伤的并发症。人工椎间盘置换组术后整体颈椎及邻近关节活动度较融合组有所改善;术后各组患者神经功能均较术前明显改善,术后3个月人工椎间盘置换组日本骨科协会评分、颈痛目测类比评分及颈椎功能障碍指数均较融合组明显改善(P〈0.05),末次随访时除颈痛目测类比评分两组间有差异外,其余神经功能两组恢复情况相同。随访期间未见假体下沉、偏移及异位骨化现象。提示人工颈椎间盘置换能有效保持颈椎节段活动度,并对邻近节段间盘退变有一定的保护作用,中期随访可取得与融合手术相当的神经功能改善效果,非融合技术在单节段颈椎病的中短期疗效优于融合技术。  相似文献   

14.
BackgroundPostoperative alterations in cervical spine curvature (i.e. loss of lordotic angle) are frequently observed following total disc replacement surgery. However, it remains unclear whether such changes in lordotic angle are due to preoperative spinal deformities and/or prostheses design limitations. The objective of the study is to investigate strain and segmental biomechanics of the malaligned cervical spine following total disc replacement.MethodsThree disc prostheses were chosen, namely a metal-on-polyethylene, a metal-on-metal, and an elastomeric prosthesis, which feature different geometrical and material design characteristics. All discs were modelled and implanted into multi-segmental cervical spine finite element model (C3-C7) with normal, straight and kyphotic alignments. Comparative analyses were performed by using a hybrid protocol.FindingsThe results indicated that as the spine loses lordotic alignment, the prosthesis with elastomeric core tends to produce significantly larger flexion range of motion (difference up to 6.1°) than metal-on-polyethylene and metal-on-metal prostheses. In contrast, when the treated spine had normal lordotic alignment, the range of motion behaviors of different prostheses are rather similar (difference within 1.9°). Large localized strains up to 84.8% were found with the elastomeric prosthesis, causing a collapsed anterior disc space under flexion loads.InterpretationChanges in cervical spinal alignments could significantly affect the surgical-level range of motion behaviors following disc arthroplasty; the in situ performance was largely dependent on the designs of the artificial disc devices in particular to the material properties.  相似文献   

15.
刘瑞  徐林  张元智  俞兴 《中国临床康复》2012,(13):2287-2291
背景:目前Wallis非融合系统临床应用短期效果明显。目的:构建Wallis腰椎非融合系统有限元模型,分析Wallis腰椎非融合在腰椎不同生理运动情况下的应力分布。方法:选取8例腰椎间盘轻度退变的志愿者采用连续螺旋CT扫描,导入Materialise Mimics10.01软件,三维重建L4~5椎体及椎间盘三维模型,与文献结果进行对比,验证模型有效性。在AutoCAD2009软件中建立Wallis系统模型,导入Materialise3-Matic4.3软件,将重建的Wallis模型按标准手术模式与腰椎模型拟合,导入Abaqus6.9软件,生成有限元模型,并进行分析腰椎前屈、后伸、侧屈及旋转运动时Wallis腰椎非融合系统的应力变化。结果与结论:实验所建立的腰椎三维有限元模型共有233438个单元,48174个节点;所建立的Wallis系统的三维有限元模型,共有11857个单元,3398个节点,将二者拟合,模型共有245295个单元,51572个节点,重建的三维模型可以精确地模拟Wallis非融合系统固定情况。通过应力云图显示前屈、后伸、侧屈及旋转运动下Wallis系统的应力分布情况,此模型说明Wallis系统参与了腰椎不同方向的活动,与腰椎很好地匹配,顺应了腰椎的运动,位于上下棘突之间的部分应力较大,且与下位椎体棘突相接触部分的应力最高。说明应用CT扫描技术及Mimics软件能直接与Abaqus软件进行对接,并能根据CT值直接赋值使Wallis腰椎非融合系统有限元模型的建立更加快捷和精确,Wallis棘突间撑开器植入后可分担椎间盘应力和小关节压力,Wallis系统本身和棘突应力升高,有棘突骨折及植入物疲劳性断裂的可能性。  相似文献   

16.
背景:随着计算机技术的发展,颈椎生物力学研究不再局限于动物或人体尸体实验,计算机模型可以进行更准确的生物力学研究。目的:在已有研究的基础上,建立人体C2~7三维有限元模型,以期为颈椎前路分节段减压融合的生物力学研究提供参考数据。方法:选择1名28岁健康男性志愿者为观察对象,无明显的颈椎病史,扫描前先拍摄颈椎正侧位、斜位、过伸过屈位X射线片以排除颈椎病变。首先根据志愿者CT扫描图片,采用计算机辅助设计数据处理技术,输入相关的材料特性,构建C2~7三维有限元模型。模型重建采用先进的Geomagics系统,可以准确模拟颈椎结构,有限元部分则采用广泛使用的ANSYS系统。其次在1.8N?m作用力下,观察节段运动与力-位移反应,并与国外的实验结果对比,在前屈、后伸、侧弯和旋转等4种工况(载荷状态)下对模型进行验证。结果与结论:整个模型包括C2~7六个椎体、C2/3~6/7五个椎间盘以及后部结构与主要韧带,共有23348个节点和215749个单元。在模拟外力的作用下,模型前屈、后伸、侧弯和旋转工况下的颈椎活动度与以往实验模型结果数据基本吻合。提示所建立的颈椎有限元模型可以模拟颈椎生物力学实验,进行生物力学分析。  相似文献   

17.
背景:目前临床上有关颈前路椎间盘切除减压植骨融合及人工椎间盘置换治疗颈椎病的效果尚未得出一致的结论。目的:对比颈前路融合与人工椎间盘置换治疗颈椎病的效果。方法:回顾性分析郑州大学第一附属医院骨科收治的颈椎病患者106例,其中19例行Bryan人工椎间盘置换(置换组),87例行单节段颈前路椎间盘切除减压植骨融合(融合组)。结果与结论:所有患者均获得随访,随访时间36~48个月。①两组患者随访时神经功能均得到明显恢复,末次随访时两组目测类比疼痛评分、JOA评分差异无显著性意义(P>0.05)。②融合组患者治疗后6个月植骨全部骨性融合,内固定无松动、脱落、断裂发生。置换组患者置换后无假体移位、脱落等并发症发生。③置换组置换后颈椎活动范围和置换节段活动范围与置换前相比差异无显著性意义(P>0.05)。全部患者均无严重并发症发生。提示单节段人工椎间盘置换后早期并发症少,Bryan人工颈椎间盘置换治疗颈椎病在取得满意临床疗效的同时能保留置换节段和颈椎的活动范围。  相似文献   

18.
背景:人体组织属性主要表现为非线性,颈枕部的生物力学特点更易受软组织材料属性变化的影响,因此建立非线性有限元模型与人体真实属性更接近. 目的:构建正常成人颈枕部三维非线性有限元模型并验证其有效性. 方法:利用MarConi MX8000多层螺旋CT对健康成人进行颅底-C3段扫描,获取二维图像.直接读入Dicom格式原始图像,图像分割,数据光顺,三维重建后生成颅底-C3节段脊柱三维实体模型;将此模型导入ScanFE模块,进行体网格划分;在ANSYS 10.0软件中直接导入以上三维模型,构建颅底-C3段内韧带单元,模拟韧带力-位移曲线,建立完成颅底-C3段的三维非线性有限元模型.垂直向下方向施加40 N预载荷,1.5 N?m力矩模拟前屈、后伸、侧屈及旋转运动,对比分析实验结果,判断模型应力分布与临床相符度. 结果与结论:构建的三维非线性有限元模型包括663551个单元,178247个节点.施加预载荷及1.5 N?m力矩后,寰枕关节运动范围为前屈13.3°、后伸11.9°、侧屈4.3°、旋转8.7°;寰枢关节运动范围为前屈15.5°、后伸12.6°,侧屈6.4°、旋转30.8°,与尸体标本实验结果相符.从整个模型的纵向应力分布看,在任何相对位置状态下,枢椎齿状突后方的应力均较高,后伸位时应力增高区域加大.上颈椎的应力主要集中于椎管周围,寰椎侧块两端及枢椎横突的应力则较小.对比研究发现,在不同相对工况下前屈、后伸、侧屈、旋转时C2-C3小关节应力均大于钩椎关节,颈枕部三维非线性有限元模型的应力分布特点符合临床实际情况.结果提示应用多层螺旋CT扫描得到的二维图像及simple ware、Ansys10.0软件,建立的颈枕部三维非线性有限元模型符合人体真实的运动规律,可以很好地模拟颈枕部的生物力学特性.  相似文献   

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