前路钢板置入固定治疗骶髂关节脱位的三维有限元分析(英文)

背景:已有文献报道骶髂关节损伤及固定的生物力学研究,但多是在尸体标本或人工骨模型上模拟骶髂关节损伤。目的:利用三维有限元方法对骶髂关节脱位前路钢板内固定的垂直稳定性进行分析。方法:在完整骨盆三维有限元模型的基础上,建立一侧骶髂关节脱位后前路钢板内固定模型。对模型施加500N轴向载荷,经计算得到应力、应变及位移云图,并与完整骨盆的同一工况进行比较分析。结果与结论:在内固定系统处出现了应力集中现象,尤其以靠近骶髂关节的螺钉周围应力最大,远远大于完整骨盆同一工况下的最大应力。应变以健侧骶髂关节最大,内固定侧骶髂关节无应变。位移以损伤侧骶髂关节处最大,约为完整骨盆的2倍。提示前路钢板内固定治疗骶髂关节脱位,骨盆在垂直方向上稳定性较差,且钢板螺钉处出现了应力集中现象。     

前路钢板置入固定治疗骶髂关节脱位的三维有限元分析

背景：已有文献报道骶髂关节损伤及固定的生物力学研究,但多是在尸体标本或人工骨模型上模拟骶髂关节损伤。目的：利用三维有限元方法对骶髂关节脱位前路钢板内固定的垂直稳定性进行分析。方法：在完整骨盆三维有限元模型的基础上,建立一侧骶髂关节脱位后前路钢板内固定模型。对模型施加500N轴向载荷,经计算得到应力、应变及位移云图,并与完整骨盆的同一工况进行比较分析。结果与结论：在内固定系统处出现了应力集中现象,尤其以靠近骶髂关节的螺钉周围应力最大,远远大于完整骨盆同一工况下的最大应力。应变以健侧骶髂关节最大,内固定侧骶髂关节无应变。位移以损伤侧骶髂关节处最大,约为完整骨盆的2倍。提示前路钢板内固定治疗骶髂关节脱位,骨盆在垂直方向上稳定性较差,且钢板螺钉处出现了应力集中现象。     

骶髂关节脱位钉板内固定与关节拉力螺钉内固定两种置入方法的三维有限元分析

背景:有限元法能对复杂的结构、形态、载荷和材料力学性能进行应力分析比较,模拟的条件更接近正常,结果更加可信,已经是骨科生物力学研究中的重要手段.目的:以有限元分析方法建立骨盆骶髂关节(单侧)脱位模型,比较前路钉板内固定及骶髂关节拉力内固定治疗后的生物力学稳定性.方法:在正常骨盆三维有限元模型的基础上,截断骶髂关节问的骶髂前后韧带(包含骶髂骨间韧带)以及骶结节韧带和骶棘韧带等盆底韧带,造成骶髂关节脱位.分别在前路钉板内固定系统(共2块重建钢板6枚螺钉)及骶髂关节拉力螺钉内固定(2枚拉力螺钉)两种固定方法的模型上,加载后进行非线性有限元分析.计算该加载方式下的骨盆应力、应变及位移的分布情况.结果与结论:建立了高精度骨盆骶髂关节脱位两种内固定的三维有限元模型.通过应力应变云图分析与比较后发现,采用骶髂关节拉力螺钉内固定相对于前路钢板内固定移位的总位移小,应力分布均匀,无明显高度集中现象,固定强度更大,固定后的骨盆更稳定.利用有限元方法分析骨盆骶髂关节脱位两种内固定生物力学稳定性,具有较高真实性、精确度和可重复性,结果与其他生物力学实验结果相一致,能满足临床骨盆损伤研究的需要.     

静载荷作用下骨盆三维有限元分析及其生物力学意义

目的:探讨骨盆受到静力载荷作用后的力学行为特征,为临床分析及判断骨盆力学分布、静载荷影响提供力学基础。方法:实验于2002-01/2004-04在第二军医大学长海医院骨科实验室和同济大学生命科学与技术学院生物力学实验室完成。采用计算机仿真模拟方法,将所构建骨盆三维实体模型导入三维有限元分析软件ANSYS7.0,分别计算单侧髂前上棘和单侧髂骨正后方静载荷作用下骨盆的力学行为表现,静载荷为8000N,分析主应力值、应力分布情况以及主应力方向上骨盆单元的位移。结果:单侧髂前上棘侧方加载下,应力沿着受力点与骶髂关节连线方向传导,没有应力沿着髋臼或者耻骨、坐骨传导;单侧髂骨后方静载荷加载时,应力沿着髂骨纵行方向、髂骨与骶髂关节部位连线方向、同侧耻骨上支传导。结论:分析静载荷作用下骨盆各部位应力分布以及骨盆各个单元在应力作用下的位移变化,有助于临床上进行骨盆损伤内固定力点的选择以及进一步明确骨盆内在应力值分布。     

静载荷作用下骨盆三维有限元分析及其生物力学意义

目的：探讨骨盆受到静力载荷作用后的力学行为特征，为临床分析及判断骨盆力学分布、静载荷影响提供力学基础。方法：实验于2002—01／2004—04在第二军医大学长海医院骨科实验室和同济大学牛命科学与技术学院生物力学实验室完成采用计算机仿真模拟方法，将所构建骨盆三维实体模犁导入三维有限元分析软件ANSYS7．0，分别计算单侧髂前上棘和单侧髂骨正后方静载荷作用下骨盆的力学行为表现，静载荷为8000N，分析主直力值，应力分布情况以及主应力方向上骨盆单元的位移。结果：单侧髂前上棘侧方加载下，应力沿着受力点与骶髂关节连线方向传导，没有应力沿着髋臼或者耻骨、坐骨传导；单侧髂骨后方静载荷加载时．应力沿着髂骨纵行方向、髂骨与骶髂关节部位连线方向、同侧耻骨上支传导。结论：分析静载荷作用下骨盆各部位应力分布以及骨盆各个单元在应力作用下的位移变化．有助于临床上进行骨盆损伤内固定力点的选择。     

骶骨次全切除术后骨盆有限元模型的建立及验证

背景:由于位置较深以及复杂的结构,目前对于骶髂关节的生物力学的了解并不全面,而对于该部位重建方式的生物力学研究则更少。目的:建立高位骶骨切除术后的骨盆有限元模型,并进行有效性验证,为骶髂关节重建方式的有限元评价提供平台。时间及地点:2008-01/03在解放军第二军医大学长海医院骨科实验室完成了三维有限元模型的建立与验证。材料:调取非腰椎、骨盆病变的成年男性骨盆CT扫描图像,扫描范围从下腰椎至坐骨结节,共有DICOM格式的CT图像132幅。方法:分别构建完整骨盆和经S1神经孔上缘水平施行骶骨次全切除术后的缺损骨盆的三维有限元模型。模拟Hugate等的生物力学实验情况,对完整骨盆模型施加3000N,对缺损骨盆模型施加1000N的垂直载荷进行计算,得到相应的位移和刚度,然后再与文献中的结果进行比较。主要观察指标:选择L5的最大下沉位移(U3)以及由此计算得到的刚度作为评价骶髂关节的稳定性的指标。结果:完整和缺损骨盆模型中L5的最大下沉位移分别为7.99mm和7.68mm,由此计算得到的刚度分别为375N/mm和130N/mm;文献中相应工况下的骨盆位移分别为(10.73±5.10)mm和(11.71±5.74)mm,刚度分别为(353±231)N/mm和(101±49)N/mm。结论:成功建立了保留骶髂关节活动的骶骨次全切除术后骨盆的有限元模型,计算结果与文献中报道的结果较好地吻合,可认为有效,能够用于各种骶髂关节重建方式的有限元评价。     

骶髂关节面应力分布规律的CT测量

目的了解骶髂关节面应力分布的规律。方法选取健康尸体5具,将标本以CT同样参数扫描各层面骶髂关节两侧骨及关节腔内固定的测量点,计算其CT值。结果骶髂关节的骨CT值及每个层面的CT值呈一类似于波谷样的分布规律。结论人体骨的密度与其所受到的应力直接相关,以此可推测骶髂关节面应力分布应该呈相似的分布特点。这一结论正与我们以三维有限元方法研究骶髂关节周围应力分布特点的结果极其相似。     

胸腰椎骨折单侧固定的有限元探讨

目的:通过有限元运算方法探讨胸腰椎骨折单侧固定的生物力学效果和可行性。方法:采用正常健康志愿者数据构建胸腰椎骨折有限元模型,装配单侧固定系统和双侧固定系统,对其进行有限元运算模拟。结果:通过有限元运算获得的结果分析,采取单侧固定的静态应力、最大应力与最大位移都明显提示较双侧固定不稳定(P0.05)。结论:胸腰椎骨折采取单侧固定后其有限元运算的结果提示其生物力学效应较差,在临床应用中单侧固定选择需要慎重,避免矫形复位手术的失败。     

正常人骶髂关节骨髓T2值初步探讨

目的探讨正常人骶髂关节周围骨髓及L5椎体靠近下终板骨髓含水量的差异。方法对12例健康志愿者（男性7例,女性5例）进行骶髂关节T2图扫描,测量骶髂关节各个象限以及L5椎体靠近下终板骨髓的T2值,对双侧骶髂关节各个象限的T2值进行两两配对T检验,并对骶髂关节周围骨髓正常T2值与L5骨髓T2值进行比较。结果骶髂关节髂骨侧骨髓T2值大于骶骨侧骨髓T2值,大于L5椎体骨髓T2值,骶髂关节上下部的T2值差异无统计学意义。结论正常人骶髂关节髂骨侧骨髓含水量高于骶骨侧骨髓的含水量,高于L5椎体靠近下终板骨髓的含水量。     

强直性脊柱炎64例骶髂关节病变CT表现分析

目的探讨强直性脊柱炎骶髂关节病变的CT诊断与鉴别诊断。方法对郑州市第七人民医院临床确诊的64例强直性脊柱炎的CT片进行回顾性分析。结果 64例骶髂关节均有不同程度的异常改变。6例表现为单侧骶髂关节间隙增宽,髂骨侧关节面毛糙伴骨质硬化,36例表现为双侧骶髂关节髂骨侧硬化、毛糙,邻近骨质不同范围骨质硬化,关节面下可示小囊状透亮影。16例双侧骶髂关节面毛糙、硬化,呈锯齿样改变,关节间隙假性增宽或缩窄。6例双侧骶髂关节间隙消失,骨小梁贯通,形成骨性强直。结论强直性脊柱炎CT检查对病变细节显示清楚,对早期病变更具有敏感性。双侧骶髂关节CT平扫对早期发现强直性脊柱炎的骶髂关节病变有着重要意义。