脊柱侧弯拉伸矫形对漏斗胸胸廓变形影响的研究

目的研究漏斗胸合并脊柱侧弯畸形先行脊柱拉伸矫形对漏斗胸胸廓变形的影响,预测胸廓变形,有助于降低手术风险和提高手术质量。方法选择北京军区总医院胸外科1例16岁男性漏斗胸合并脊柱侧弯畸形患者胸廓CT图,采用三维重建方法重建漏斗胸合并脊柱侧弯的胸廓模型,导入ANSYS软件建立三维有限元模型,用数值模拟方法模拟侧弯脊柱拉伸矫形手术过程,分析脊柱在冠状面及矢状面的位移,并观察分析胸骨在矢状面的位移。结果矫形前的脊柱,胸椎T_3~T_4段向右(X正方向,冠状面)凸出,胸椎T_7~T_9段向左(X负方向,冠状面)凸出。对其先行脊柱拉伸矫形后,胸椎T_3~T_4段矫形后冠状面的位移场(UX)位移为-2.487 mm,胸椎T_7~T_9段UX位移为3.313 mm。脊柱矫形后,最大位移出现在与胸骨柄相连的第1肋上,最大值为13.879 mm;大于2 mm后,胸骨柄的塌陷位移增加较快,拉伸位移超过4 mm以后,胸骨塌陷位移与脊柱拉伸矫形位移呈线性关系。脊柱拉伸矫形后脊柱的最大应力为30.2 MPa,出现在胸椎T_1~T_2段;椎间盘的最大应力为7.03 MPa。矫形力最大为467.9 N,脊柱侧弯得到改善。结论漏斗胸合并脊柱侧弯畸形先行脊柱侧弯拉伸矫形会加重漏斗胸病症,临床应该先行漏斗胸微创矫形。     

弯矩作用下姿势性脊柱后凸的生物力学响应

背景：关于脊柱后凸的生物力学研究大多集中在躯干肌肉力量以及矢状面平衡等方面，关于脊柱后凸过程中脊柱内部的生物力学响应鲜有报道。目的：通过模拟姿势性脊柱后凸过程，探究姿势性脊柱后凸过程中脊柱的生物力学响应。方法：建立正常人胸腰段三维有限元模型(T₁-S₁节段)，通过在T₁、T₆、T₁₂椎骨上施加三点力系的方式施加1.15-11.52 N·m共10组等距递增的弯曲载荷，模拟正常人姿势性脊柱后凸过程，分析载荷与Cobb角关系和弯曲载荷作用下胸椎、肋骨、椎间盘的生物力学响应。结果与结论：(1)姿势性脊柱后凸过程中，T₁-T₁₂节段Cobb角与载荷大小呈线性关系；(2)胸椎、肋骨和椎间盘上的最大应力随着载荷的增加而增加；(3)在11.52 N·m力矩作用下，胸椎、肋骨和椎间盘的最大应力分别出现在T₆椎骨的前侧、第10对肋骨的肋头处和T₅-T₆节段椎间盘的右后侧；(4)结果提示，姿...     

脊柱胸腰段侧面的应用解剖学观测

目的:为胸腔镜辅助下脊柱胸腰段前路椎间融合术提供解剖学基础.方法:观测22具(44侧)经防腐处理的成人尸体标本脊柱胸腰段侧面血管神经的走行、分布及毗邻关系.结果:在脊柱胸腰段侧面,上下位节段血管、交感干与内脏大神经或腰丛之间构成了一个相对无血管神经的"安全区",椎间隙恰好位于该"安全区"内.在T10/11、T11/12椎间隙,"安全区"的面积双侧存在显著性差异(P＜0.05),左侧分别为17.54 mm×17.53 mm、20.50 mm×14.56 mm,右侧分别为17.54 mm×27.85 mm、20.50 mm×21.47 mm;在T12/L1、L1/2、L2/3椎间隙,同节段"安全区"的面积双侧无显著性差异(P＞0.05),同侧面积向下逐渐增大,依次为24.56 min×19.95 mm、27.37 mm×25.31 mm、28.28 mm×27.51 mm.结论:在脊柱胸腰段侧面,椎间隙位于一个相对无血管神经的"安全区"内,该区可为胸腔镜下前路椎间融合术提供足够的操作空间,并以椎间盘为参考标志,可减少对血管神经的损伤,减少手术并发症.     

后纵韧带生物力学测试评价胸腰段脊柱前路减压后的稳定性

背景：到目前为止,对于后纵韧带在胸腰段脊柱前路减压术式中所发挥的生物力学稳定作用的研究未见文献报道。 目的：通过生物力学测试,评价胸腰段脊柱后纵韧带在椎管前方减压自体髂骨植骨+Kaneda内固定过程中的作用。 方法：采用7具新鲜小牛胸腰段脊柱(T₁₁~L₃)标本,采用前后对照方法,按操作过程标记为：正常组→后纵韧带完整组(椎管前方减压植骨内固定,保留后纵韧带组)→后纵韧带切除组,应用实验应力方法测试各组的生物力学特性。模拟临床手术行L₁椎体切除椎管前方减压自体髂骨植骨+Kaneda内固定,在脊柱WE-10A万能材料实验机上进行非破坏性生物力学测试,并计算应变、刚度、轴向压缩强度、扭转强刚度等数据,通过F检验分析数据。 结果与结论：胸腰椎椎管前方减压植骨+Kaneda内固定,局部切除后纵韧带使胸腰椎的稳定性在旋转、轴压、前屈、后伸、侧弯各运动状态下降,其中以前屈时最为明显,差异具有显著性意义(P < 0.05)。提示在胸腰段脊柱椎管前方减压过程中,局部切除后纵韧带将使术后脊柱稳定性在前屈状态时下降,不利于提高脊柱的融合率。因此应尽可能保留正常的后纵韧带。     

三维有限元法分析脊柱保护器对人体胸腰段的支持与保护作用

背景:人体脊柱保护器对预防人体胸腰段脊柱损伤有保护作用,新型动力性保护器的研发需要通过多种实验手段的验证。目的:利用三维有限元法分析脊柱保护器在轴向载荷作用下对人体脊柱胸腰段的生物力学响应。方法:从已建立的全脊柱三维有限元模型中截取胸腰段,将佩戴脊柱保护器的胸腰段模型设计为实验组,未佩戴脊柱保护器的胸腰段模型设计为对照组。给上述两组模型进行赋值、约束、加载、运算,获得目标单元的等效应力及应变。结果与结论:在垂直承载的两组胸腰段模型中,应力均集中于L2椎体的中、后柱。根据目标单元采集数据发现,实验组与对照组模型在16 ms时达到等效应力最大值,分别为3.919,5.727 MPa。统计分析得出T12与L2节段实验组与对照组等效应力比较,P均0.05,对照组所受应力均大于实验组,差异有显著性意义;而T11与L1节段实验组与对照组的等效应力比较,差异无显著性意义(P0.05)。提示脊柱保护器可以明显减少垂直坠地时胸腰段椎体所受的应力,分担载荷,对胸腰段椎体具有保护支持作用。     

胸腰段脊柱手术与脊髓血供损伤的相关研究

目的探讨胸腰段脊柱手术与脊髓血供损伤的相关性,为合理的手术提供基础。方法选择19例成人脊柱脊髓标本、15例乳胶血管灌注,3例铸型及10例胸腰段脊柱手术患者行超选择性脊柱脊髓血管造影,充分了解脊髓血管的解剖结构。结果节段动脉在肋横突关键内侧发出根髓动脉;胸段动脉吻合主要在椎间孔周围,腰段动脉吻合主要在髂腰肌和腰大肌中;血管造影可见胸腰段、相邻动脉节段之间以及对侧同名动脉之间存在广泛吻合。结论脊柱前路矫形宜选择在根髓动脉分支前,行多个节段血管结扎;侧前入路尽量选择在根髓动脉分支后,经胸腰段毗邻动脉之间;后入路截骨尽量选择在椎弓、椎体中部可最大限度保护血管免受损伤。     

有限元分析胸腰段脊柱骨折经伤椎置钉的固定北大核心

背景:胸腰段脊柱骨折是临床上常见的脊柱损伤,骨折破坏脊柱的稳定性,轻者压迫脊髓、神经,重者可造成畸形、瘫痪。临床上对于胸腰段脊柱骨折的诊断和治疗尚存在部分争议。目的:对胸腰段脊柱骨折损伤机制的有限元分析、分型发展现状、经伤椎置钉固定应用等方面进行概括。方法:由第一作者应用计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI)、Pub Med数据库2000年1月至2016年12月相关文献,在标题、摘要、关键词中以"有限元分析、胸腰段脊柱骨折、经伤椎固定"或"finite element method、thoracolumbar spine fracture、transpedicular screw fixation"为检索词进行检索。结果与结论:(1)有限元分析法可以很好地模拟胸腰段脊柱骨折的发生机制,为临床研究胸腰段脊柱骨折的发生发展及治疗提供参考;(2)胸腰段脊柱骨折的分型有利于临床治疗方法的选择和预后的判断;(3)经伤椎置钉固定相较于跨伤椎置钉固定无论在生物力学稳定性方面,还是在维持术后矫正效果方面,均具有优势;(4)现实中胸腰段脊柱骨折的分型较多、程度差异、软组织损伤程度不同,目前条件下完全模拟实际情况尚难以做到;(5)有限元分析法学习曲线长、建模耗时长、分析数据运算量大,因此临床应用受到一定的限制。     

上胸椎骨折后路经椎弓根内固定治疗进展

脊柱骨折多见于颈段及胸腰段，上胸椎骨折相对少见，发生率约为2．5％，胸椎管相对狭窄，当骨性结构被破坏时脊髓损伤发生率也相对较高。依据Meyer分类，将胸椎创伤分为上胸椎创伤（T1-T10）和下胸椎创伤（T11～T12）。上胸椎损伤伴神经功能损害，并发呼吸、泌尿系统损害是危及患者生命的主要原因。随着影像学和生物力学的发展，手术技巧和器械的改进，对于上胸椎骨折的治疗有了进一步认识。     

罕见多发骨畸形一例

患者　男 ,2 5岁。颈短 ,头向右侧倾斜 ,后发际低 ,颈部活动受限。左前臂较右前臂短 ,左前臂后长 14 4 mm,前长 2 9mm,左腕关节向掌侧屈曲 ,不能运动。左手与左前臂约呈 4 5°夹角。左手掌窄长 ,拇指缺失 ,其余 4指均呈半屈曲展开状态 ,掌指关节与指间关节不能运动。X线摄片可见脊柱颈段与上胸段呈 S形弯曲 ,脊柱颈段向左凸出 ,上胸段向右后凸出 ,全部颈椎绕中轴左转 90°,上部胸椎绕中轴左转 4 5°,第 5～ 7颈椎及第 1胸椎呈半椎体畸形 ,第 6颈椎椎体呈楔形嵌于第 5颈椎与第 7颈椎椎体之间 ,下部颈椎与上部胸椎椎体部分融合。由于颈段脊柱…     

脊柱胸腰段侧面血管解剖与影像学研究及其临床意义

目的为胸腔镜下行脊柱胸腰段前路手术提供节段血管解剖学基础。方法 (1)观测29具(58侧)经防腐处理的成人尸体标本脊柱胸腰段侧面血管神经的走行、分布及毗邻关系。(2)对25(50侧)例正常成人行脊柱胸腰段造影后CT扫描,然后进行三维重建并对其图像上的脊柱胸腰段侧面血管走行、分布及毗邻关系进行观测,分析。结果观察了脊柱胸腰段侧面的节段血管的具体走行及毗邻关系,且动脉有两个主要分支。上下位节段血管间构成了一个相对无血管神经的"安全范围",椎间隙(盘)恰好位于该"安全范围"内;并且测量了相关数据。各椎间血管"安全范围"在T10/11、T11/12T12/L1、L1/2、L2/3椎间逐渐增大,尸体标本与影像上分别依次为(23.38±0.88)、(25.57±0.95)、(29.07±1.11)、(32.63±1.28)、(33.62±1.47)mm和(23.43±1.40)、(25.63±2.01)、(29.13±2.10)、(32.59±2.10)、(33.52±2.11)mm。结论安全空间可以提供足够的手术空间,并在术前可以通过对CT三维图像观察并测量安全空间而制定手术方案。     

Fibre type composition of the human psoas major muscle with regard to the level of its origin

The aim of our study was to explore the fibre type composition of the human psoas major muscle at different levels of its origin, from the first lumbar to the fourth lumbar vertebra, and to compare the muscle fibre size and distribution of different fibre types between levels with respect to its complex postural and dynamic function. Muscle samples were collected from 15 young males (younger than 35 years). Serial transverse sections (5 μm) of the samples were cut by cryomicrotome. Type I, IIA and IIX muscle fibres were typed using myosin heavy chain identification. The serial sections were analysed using a light microscope with a magnitude of 100×. The differences between measurements were evaluated using a repeated‐measures anova and Scheffé test for post‐hoc analysis. Our study showed that the human psoas major muscle was composed of type I, IIA and IIX muscle fibres. It had a predominance of type IIA muscle fibres, whereas type I muscle fibres had the largest cross‐sectional area. Type IIX muscle fibres were present as a far smaller percentage and had the smallest cross‐sectional area. Moreover, the fibre type composition of the psoas major muscle was different between levels of its origin starting from the first lumbar to the fourth lumbar vertebra. We conclude that the fibre type composition of the psoas major muscle indicated its dynamic and postural functions, which supports the fact that it is the main flexor of the hip joint (dynamic function) and stabilizer of the lumbar spine, sacroiliac and hip joints (postural function). The cranial part of the psoas major muscle has a primarily postural role, whereas the caudal part of the muscle has a dynamic role.     

腰大肌作用与腰曲关系的动态下X线片研究

目的：探讨腰大肌的作用及其与人类腰曲形成的关系.方法：选青春期健康青年男女28例,分别以站立位及端坐1h后摄侧位X线片,进行腰椎长短对照,并以站立位及步行（跨步）位摄正位、侧位X线片对照.结果：端坐1h后较原站立位侧位X线片显示短缩,平均为1.2 cm,跨步位显示腰椎向同侧旋转,同时腰曲加大.步行带动腰椎向前弯曲并随左右下肢运动而旋转、侧弯,其主要作用力来自腰大肌.结论：腰大肌的伸缩是腰曲形成和改变的主要运动力.腰椎在站立和端坐下有伸缩运动.     

腰椎椎弓峡部裂病因学的应力分析

本文采用三维有限元方法建立了腰椎活动节段的力学模型,着重分析椎弓峡部的应力分布情况。结果发现椎弓峡部在人体直立法、屈曲位和伸展位均出现明显的应力集中,其中以伸展位时的应力水平最高。作者认为,椎弓峡部裂实质上主要是由局部应力增高而引起的疲劳骨折,而腰椎后伸与其关系最为密切。     

腰椎退行性侧凸患者椎旁肌的形态学改变

目的　观察腰椎退行性侧凸患者两侧椎旁肌的形态学改变,分析其临床意义。 方法　回顾性分析我院2015年1月-2017年12月住院的84例腰椎退变性侧凸患者。按患者顶椎位置分为3组。A组：顶椎位于L2-3椎间盘,B组：顶椎位于L3椎体,C组：顶椎位于L3-4椎间盘。使用image pro PLus软件测量椎旁肌肉相关数据。 结果　（1）A组顶椎节段多裂肌（MF）面积比凸侧大于凹侧,MF脂肪浸润程度凸侧小于凹侧;（2）腰大肌（PS）面积比凸侧小于凹侧, PS脂肪浸润程度凸侧小于凹侧。（3）A、B、C 3组在顶椎上一个及下一个椎间盘平面与顶椎椎间盘平面有相似的结果。 结论　退行性侧凸患者凸凹侧椎旁肌退变程度不同,凹侧大于凸侧,退变节段主要发生于顶椎上、下各一节段。且肌肉退变主要以肌肉的脂肪浸润程度增加为主。     

Biomechanical analysis of the lumbar spine with anterior interbody fusion on the different locations of the bone grafts

The anterior lumbar interbody fusion is the common procedure in the management of the degenerated disc in the lumbar spine, but the biomechanical behavior of the fused segment would be changed because of the implantation of bone graft at the different locations. To investigate the biomechanical alteration, the study applied the finite element model to undergo the stress analysis.A three-dimensional finite element model of the lumbar spine was established, and modified to the three fusion models consisted of the bone graft at the anterior site, the middle site and the posterior site, respectively. The 12 N m flexion and the 10 N m torsion with pre-load 150 N were imposed on the L1 vertebral body.The results of the finite element model indicated that placing bone graft at anterior site could effectively resist flexion moment, and decreased the tensile force of the posterior ligaments about 15% above. Placing bone graft at posterior site could resist torsional moment, and also led to none of contact force of the facet joint in the fused segment. However, wherever the bone grafts were placed, stress slightly increased on the disc adjacent to interbody fusion about 5% below.     

尸体腰椎研究中的肌肉模拟

如果我们在体外脊柱运动研究中没有对肌肉作用进行适当的模拟则研究结果无多大的临床意义。腰椎部位的椎间关节主要承载身体的重量和背部肌肉产生的张力。背部肌肉的主要功能是产生与外力和惯性刀相抗衡的弯矩。椎间盘在矢状面运动中起支点作用。由于杠杆臂是恒定的,所以为身体重心前移产生的较大弯矩将对背部肌肉拖加较大的压力,相应地,椎间盘的承载也增大了,虽然我们知道肌肉运动对维持腰椎的稳定性起很重要的作用,但在体外对其进行模拟研究却较少见。本文选用一些研究者使用过的模型,探讨它们的生理意义,另外还提供了一种新的可结合对肌肉运动进行模拟的新模型,旨在对整个腰椎的矢状面运动情况进行模拟。为了证实模型的有效性,我们测试了一些腰椎尸体标本,将获得的节段间运动数据和椎间盘压力值与一些研究者的临床结果作了比较。     

轴向振动时节段曲度对腰椎间盘应力演化的影响

研究人体腰椎运动节段承受长期轴向振动载荷时节段曲度对腰椎间盘应力演化的影响。基于人体腰椎L4～5节段CT扫描数据,建立人体腰椎L4～5节段的有限元模型。对腰椎间盘赋予多孔材料属性,并验证有限元模型的有效性。基于有限元模型,模拟L4～5节段以3种不同节段曲度(中立位、伸展2°、弯曲2°)承受时长为1 000 s的轴向振动的过程,得到这3种节段曲度下腰椎间盘的应力演化情况。各个曲度下腰椎间盘纤维环部分的峰值轴向应力均出现在其后外侧。在受载过程中,各个曲度下纤维环峰值轴向应力均呈非线性增大,且增速不断减小,至1 000 s时已趋于稳定。1 000 s时,伸展2°下纤维环峰值轴向应力比中立位下大39%,比弯曲2°下大109%。在受载过程中,各个曲度下髓核轴向应力亦呈非线性增长,增速不断减小。1 000 s时,伸展2°下髓核的轴向应力略小于其他两种情形。当L4～5节段以伸展2°的状态受载时,腰椎间盘受到的损伤最为严重;而当其以弯曲2°的状态受载时,腰椎间盘受到的损伤最小。当长时间处于全身振动条件下时,应尽量避免使腰椎处于向后伸展的姿态,而腰椎的小幅前屈可以保护腰椎间盘。     

新型腰椎后路动态稳定系统的三维有限元分析

目的对新型腰椎后路动态稳定系统进行三维有限元分析,研究其在稳定节段及邻近节段的生物力学影响,为下腰痛的脊柱内植物的设计和应用提供参考。方法基于正常腰椎有限元模型,构建腰椎不稳损伤模型,即腰椎切除腰4和腰5之间的双侧小关节、腰4椎板下1/2、后纵韧带,形成脊柱失稳模型,分别在失稳模型上进行坚强内固定系统和后路动态稳定系统,比较两种术式对手术节段和临近阶段的活动度、各个节段的弯曲刚度、椎间盘应力水平、前纵韧带应力水平及小关节韧带拉力的变化情况。结果对内固定桥接节段(腰4/腰5)应用新型腰椎后路动态稳定系统和坚强内固定系统后,在屈伸、侧屈、轴向旋转方向上的活动度均明显减小,但坚强固定后活动度减小更明显,应用动态稳定系统活动度更接近于正常腰椎节段;腰4/腰5椎间盘最大应力均减小,但坚强固定后活动度减小更明显,应用动态稳定系统活动度更接近于正常腰椎节段;对邻近节段(腰3/腰4、腰5/S1)应用新型腰椎后路动态稳定系统和坚强内固定系统后,在屈伸、侧屈、轴向旋转方向上的活动度均有所增大,但坚强固定后活动度增加更明显,应用动态稳定系统邻近节段活动度更接近于正常腰椎节段;邻近节段椎间盘最大应力均增大,但坚强固定后增大更明显,应用动态稳定系统更接近于正常腰椎节段;应用腰椎内固定后,邻近节段的小关节应力峰值增大,并且应用腰椎坚强内固定模型的小关节应力增大更多;应用腰椎动态固定的模型邻近关节应力峰值更加接近完整腰椎模型。结论新型腰椎后路动态稳定系统对比坚强内固定系统能够使失稳节段的活动更加接近于正常,减小邻近节段的活动度增加,减小邻近节段椎间盘及小关节压力,说明新型腰椎动态稳定系统达到设计要求。     

腰椎小关节的生物力学研究：三维有限元分析

作者对于腰椎小关节进行了三维有限元分析。结果表明,腰椎小关节在直立位、前屈位和后伸位时,均出现明显的应力集中。而腰椎间盘退变时,其应力水平又较正常时升高。作者认为,腰椎小关节过载可能是引起腰背疼痛的原因之一。腰椎间盘退变可使小关节承载加大。引起小关节的一系列病理变化,进而导致神经根管狭窄及神经根卡压。     

脊柱外固定器治疗相邻双节段腰椎骨折的生物力学测试

背景：胸腰椎骨折固定后相邻节段退变发生的一个重要因素是相邻运动节段出现过度活动,导致该节段应力集中,并且相邻节段的头侧较尾侧更容易发生退变,固定节段数量越多,相邻节段的应力越集中,退变概率越大。 目的：通过对相邻双节段腰椎爆裂性骨折经皮椎弓根螺钉外固定进行生物力学测试,评价脊柱外固定器的即刻生物力学稳定性以及上位相邻椎体的运动范围退变情况。 方法：选取6具新鲜成年猪脊柱标本(T₁₄-S₁,猪胸椎共有14个椎体)。每具标本均按以下顺序进行生物力学测试：正常组、骨折组(L₃,_L4椎体制作成爆裂性骨折模型)、外固定组(L₂,L₅椎体行脊柱外固定器固定)、内固定组(取出脊柱外固定器后行_L2,L₅椎体传统开放后路内固定)。测试标本的固定节段(L₂-L₅)和上位相邻节段(L₁)应用跨相邻2伤椎4钉外固定与内固定后的前屈、后伸、侧屈、轴向旋转角位移运动变化。 结果与结论：骨折组各方位角位移运动范围均大于正常组,差异有显著性意义(P < 0.05);两种固定状态下固定节段(L2-L5)各方位角位移运动范围均显著小于正常状态和骨折状态,差异有显著性意义(P < 0.01),且两种固定状态下各方位的即刻稳定指数比较,差异均无显著性意义(P > 0.05);与正常组比较,两种固定状态上位椎体(L₁)的各方位角位移运动范围均增加;外固定组与正常组上位椎体(L₁)三维运动范围比较：前屈、后伸时差异无显著性意义(P > 0.05),侧屈、旋转时差异均有显著性意义(P < 0.01);内固定组与正常组比较：前屈、后伸、侧屈、旋转时差异均有显著性意义(P < 0.01)。结果可见应用脊柱外固定器治疗相邻双节段腰椎爆裂性骨折,其即刻生物力学稳定性与传统开放后路内固定系统相当;两种固定方式均能引起上位正常相邻椎体侧屈、旋转的角位移增加,但脊柱外固定器较传统内固定在前屈、后伸时不会引起上位相邻椎体的运动范围显著增加。