颈椎间盘假体稳定性生物力学评价

目的 借鉴腰椎人工椎间盘置换成熟的经验。评价颈椎人工椎间盘置换对失稳颈段脊柱稳定性的重建作用。方法 在6具新鲜尸体的颈椎标本上切除C5-6椎间盘，将人工颈椎间盘假体植入该间隙内。对该颈椎节段进行前屈／后伸、左／右侧弯和左／右旋转运动稳定性评价。经颈椎三维运动测量系统测出该节段的运动范围(ROM)。随后施加2Nm，0．6Hz的疲劳载荷共2500次，评定其稳定性，并与标准的C5-6椎间盘破坏后稳定性值相比较。结果 正常C5-6前屈、后仲运动范围平均值为17．03&;#176;；人工椎间盘植入后前屈、后伸运动范围7．80&;#176;，疲劳载荷后前屈、后伸运动范围9．98&;#176;；椎间盘破坏后前屈、后伸运动范围25．53&;#176;，人工椎间盘植入具有显著的稳定性。正常左右侧弯运动范围平均值为10．75&;#176;；人工椎间盘植入后和疲劳载荷后左右侧弯运动范围分别为8．43&;#176;和9．43&;#176;，椎间盘破坏后左、右侧弯运动范围20．70&;#176;。正常左、右旋运动范围平均值为14．82&;#176;；人工椎间盘植入后和疲劳载荷后左、右旋运动范围分别为13．38&;#176;和13．83&;#176;，椎间盘破坏后左右旋运动范围25．88&;#176;。结论 颈椎间盘破坏后椎节稳定性显著性破坏。人工椎间盘植入后脊柱在前屈、后伸，左右侧弯方向上稳定性显著性改善，左右旋转接近正常值，并可提供59%正常屈伸活动，88%正常左右侧弯活动，93%正常左右旋转活动。     

髋关节生物力学及其临床意义

髋关节生物力学是研究作用于髋关节的各种力及由其引起的髋关节结构力学特征性变化的学科。主要包括髋关节肌群的生物力学作用,作用于髋关节的合力的大小和方向,髋关节的负重面积,静立和步行时髋关节运动的描述和力学分析等,现在对骨组织的张力和压缩力的研究,已达到骨小梁的张力和压缩力强度的水平。在研究方法上,除了使用     

基于惯性传感单元的步行膝关节载荷预测

目的：基于惯性传感单元构建步态过程中膝关节力学载荷的计算方法。方法：将4个惯性传感器分别固定在志愿者的躯干、大腿、小腿和足的接近质心位置,光学动作捕捉系统和力台同步采集运动学数据。构建人体运动生物力学模型,结合Ortho Load髋关节力学载荷数据库中的标准数据,计算志愿者膝关节力学载荷。结果：步态中,基于惯性传感单元计算的膝关节力学载荷与膝关节数据库、三维光学动作捕捉系统和力台相比,膝关节力在矢状面具有良好的相关性,平均相关系数分别为0.76和0.97,膝关节力矩在矢状面具有良好的相关性,平均相关系数分别为0.85和0.93。结论：基于惯性传感单元的运动数据采集系统和建模计算方法真实可靠,可为准确捕捉多运动场景下膝关节的力学载荷提供解决方案。     

自行车运动的核心技术及相关脊柱核心稳定性原理

目的:探讨自行车运动的核心技术及其与脊柱核心稳定性理论之间的联系。方法:通过文献调查研究自行车运动骑行的核心技术,包括车上定位技术与踏蹬技术,分析其中的腰椎、颈椎核心稳定性机制,包括四肢发力时与提肛、收腹的协同,身体左右摆动时对局部稳定性肌群相对应的训练作用等。结果:自行车运动对脊柱疾病的防治起着重要作用,其本身就是强化脊柱稳定性的有效训练之一,同时作为有氧运动的典型代表,通过全身的运动有助于加速脊柱疾病的康复。结论:自行车运动在脊柱疾病的保健、康复及防治领域中的价值值得进一步深入挖掘,以期为慢性退行性脊柱疾病的防治提供更为开阔的思路。     

颈椎在体运动学研究方法的进展

背景：颈椎在体运动学研究能够通过侵袭性或非侵袭性方法获取生理载荷下活体颈椎的活动特性,可为颈椎疾病的诊断和治疗提供指导和参考。目的：对目前有关颈椎在体运动学的研究方法和各自特点进行归纳总结。方法：应用计算机检索Pubmed数据库（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/）及万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn）,英文检索词为＂Spine,cervical,invivomotion＂,中文检索词为＂脊柱,颈椎,测量,活动度＂。检索文献总计238篇,最终选取30篇作为综述文献。结果与结论：颈椎在体运动学研究可获取活体颈椎各个关节6个自由度（6DOF）的量化数据,对提高生理载荷下颈椎运动状况的认识水平,进一步了解颈椎退变的运动学特点,以及优化临床颈椎疾患的诊疗方案有重要作用,同时可为人工椎间关节及内固定器尤其是非融合内固定物的研制提供不可或缺的参考数据。其主要通过X射线、CT、MRI、超声、电磁等方法实现,但目前仍缺乏颈椎各节段在体运动范围公认的数值,颈椎在体运动学研究仍需不断深入。     

颈椎在体运动学研究方法的进展

背景:颈椎在体运动学研究能够通过侵袭性或非侵袭性方法获取生理载荷下活体颈椎的活动特性,可为颈椎疾病的诊断和治疗提供指导和参考.目的:对目前有关颈椎在体运动学的研究方法和各自特点进行归纳总结.方法:应用计算机检索Pubmed 数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/) 及万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn),英文检索词为“Spine,cervical,in vivo motion”,中文检索词为“脊柱,颈椎,测量,活动度”.检索文献总计238 篇,最终选取30 篇作为综述文献.结果与结论:颈椎在体运动学研究可获取活体颈椎各个关节6 个自由度(6DOF)的量化数据,对提高生理载荷下颈椎运动状况的认识水平,进一步了解颈椎退变的运动学特点,以及优化临床颈椎疾患的诊疗方案有重要作用,同时可为人工椎间关节及内固定器尤其是非融合内固定物的研制提供不可或缺的参考数据.其主要通过X 射线、CT、MRI、超声、电磁等方法实现,但目前仍缺乏颈椎各节段在体运动范围公认的数值,颈椎在体运动学研究仍需不断深入.     

颈椎牵引的力学试验与临床应用研究

颈椎牵引是治疗颈椎病的重要方法。近年来 ,由于运动学和力学的发展 ,人们对其作用机理有了更深入细致的认识。本文描述了脊柱颈段不稳的力学运动学特性、颈椎发病的力学因素及与颈椎牵引三要素(角度、时间、重量 )有关的力学试验 ,以便为临床诊断和治疗颈椎病提供便利     

三种胸腰椎前路内固定器的生物力学评价

背景：胸腰椎前路内固定器械可分为两类：一类为以Kaneda代表的钉棍系统，一类为以Z-plate等代表的钉板系统。它们均具有良好的生物力学性能，但这类器械均为国外进口，价格昂贵，国内普通患者难以承受。作者在各种胸腰椎前路钢板系统和国人脊柱解剖特点的基础上，研制出一套适合国人胸腰椎形态学特点的前路新型钛合金钢板（NTP）。 目的：对DunnⅢ，NTP，Z-plate等3种前路内固定器生物力学进行比较，为临床应用提供科学的理论依据。 设计：抽样调查。 单位：苏州大学附属第二医院骨科和南通市虹桥医院放射科。 对象：实验于2003-05／08在上海大学生物力学工程研究所完成。选择15具健康成年人体新鲜脊柱标本。 方法：采用新鲜成人胸腰椎标本（T12-S，）15具，制成前、中柱损伤模型，分别以DunnⅢ、NTP、Z-plate固定，进行强度、刚度和稳定性的研究。主要观察指标：测量3组标本在轴向压缩、前屈、后伸、侧屈等4种工况下的载荷一应变变化，载荷一位移变化。 结果：15具成年人体新鲜脊柱标本，均进人结果分析。在最大载荷500N下，Z-plate平均应变最小为410ug，NTP平均应变其次为430ug，而Dunn平均应变最大477ug；脊柱的平均纵向位移，Z-plate组最小为2．23mm，NTP组为2．38mm，而Dunn组的平均纵向位移为2．85mm。胸腰椎骨折采用三种前路内固定器固定后，在脊柱的强度、刚度和稳定性方面，NTP、Z-plate均优于Dunn Ⅲ（P〈0．05），而NTP和Z-plate差异无显著性意义（P〉0．05）。结论：NTP和Z-plate系统符合脊柱的生物力学，能有效恢复失稳脊柱的稳定性，是较为理想的前路内固定器。     

椎弓根螺钉系统治疗对胸腰椎骨折患者神经功能恢复的作用

背景：脊柱是一个三维空间的生物力学环境，脊柱骨折脱位治疗的主要目的在于恢复生理曲度，重建脊柱的稳定性。根据Denis的三柱理论，脊柱的稳定性主要取决于中柱胸腰椎爆裂型骨折是在轴向多能量冲击载荷作用下发生的椎体四方爆裂。脊柱前、中、后三柱破坏，失去原有的三维空间的生理形态．必须在具备三维空间的多重矫正力作用下，才能使被破坏的结构恢复到原有的形态，20世纪90年代椎弓根内固定系统的出现，使脊柱骨折后达到三维空间的复位、固定成为可能。通过后路经椎弓根进入前方椎体的螺钉连通了脊柱的三柱，而椎弓根是椎骨强度最大的部分(力核)。椎弓根内固定系统的作用原理正是通过此力核达到三维固定的目的。     

三维有限元在正常与后凸畸形胸腰椎体力学性能比较中的应用

目的:比较分析T12、L1脊柱椎体下表面在纵向压缩载荷下的应力分布及变化趋势,为胸腰段脊柱后凸畸形患者的治疗及康复提供生物力学依据。方法:通过新鲜脊柱标本CT扫描影像建立正常的T10-L2段脊柱三维计算机模型,再通过自由造型系统重建脊柱后凸畸形15°模型。对两种模型均施加纵向800N压缩载荷,比较分析T12、L1椎体下表面的应力分布及变化趋势。结果:正常T12、L1椎体在承受纵向压缩载荷时,主要载荷集中在椎体后部以及脊柱的后部结构;后凸畸形T12、L1脊柱主要靠椎体承受纵向压缩载荷,且载荷主要集中于椎体前部。结论:在纵向压缩载荷下,正常脊柱T12-L1段椎体后部容易损伤和骨折,后凸脊柱T12-L1段椎体前部容易损伤和骨折。     

脊柱病变与颈肩腰背痛的相关性：50例分析

背景：以往研究脊柱力学与相关症状都围绕着一个如何维持脊柱稳定性的问题而进行的，而脊柱的稳定是由其前部及后部结构的完整性及其周围肌群的正常肌力所维持，对于脊柱病变与疼痛的关系，并无完全确定的说法。目的：探讨脊柱病变与临床上颈肩腰背痛等症状的相关性。设计：病例分析。单位：一所市级医院骨科。     

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。     

骨水泥强化骨质疏松椎弓根螺钉的生物力学特征

目的：评价聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥强化骨质疏松椎弓根螺钉脊柱内固定术对不稳定性胸腰椎损伤的即刻稳定性和反复载荷后的稳定性。 方法：选用南方医科大学生物力学实验室1997-12／1999-12自愿捐赠的6具自然死亡的新鲜女性骨质疏松脊柱标本（T10～L5，制备L1椎体节段不稳定性损伤模型后椎弓根螺钉系统固定，行左／右侧弯、左／右旋转和前屈／后仲6个方向的稳定性测试，并在MTS 858试验机上进行屈／伸疲劳试验。比较：①正常脊柱。②损伤模型未钢板固定疲劳前（强化前）。③未钢板固定疲劳后（强化前）。④钢板固定疲劳前（强化后）。⑤钢板固定疲劳后（强化后）5种状态下脊柱的稳定性变化。 结果：①损伤模型未强化疲劳前、强化后疲劳前、强化后疲劳后3种状态下，运动范围的差异无统计学意义（前屈和后伸时的运动角度分别为6．23&;#176;&;#177;1．56&;#176;，4．49&;#176;&;#177;1．00&;#176;，4.46&;#176;&;#177;1．83&;#176;和6．60&;#176;&;#177;1．80&;#176;,4．41&;#176;&;#177;0．820&;#176;,4．46&;#176;&;#177;1．83&;#176;．P〉0．05）。②损伤模型未强化疲劳前、强化后疲劳前和强化后疲劳后均小于正常脊柱、未强化疲劳后状态的运动角度（8．75&;#176;&;#177;1.88&;#176;,1．47&;#176;&;#177;2．25&;#176;和8．92&;#176;&;#177;2．97&;#176;，12．24&;#176;&;#177;3．08&;#176;，P〈0．01）。 结论：聚甲基丙烯酸甲酯强化骨质疏松椎弓根螺钉脊柱内固定能明显增强脊柱的稳定性和抗疲劳能力。     

肌肉平衡失调和腰背的稳定性

<正> 脊柱的稳定系统包括脊柱、肌肉和神经。为了维持脊柱的稳定性,由脊柱所提供的支持是被动的;肌肉提供脊柱活动的原动力;脊柱和肌肉之间通过感觉反馈机制,由中枢神经系统调节与控制。腰椎的稳定同样地包括由肌群提供的主动结构。肌群产生运动并且控制运动,对脊柱正常功能有重要作用。传统上,理疗对于脊柱的手法治疗偏重于关节,忽略了肌肉的重要性。脊柱的正常活动不但取决于被动的关节运动,也有赖于主动的肌肉稳定性。所以,要求理疗师不仅要能处理肌肉长度和肌力的问题,而且能鉴别并矫正腰椎的错误运动模式。     

颈椎间盘假体稳定性生物力学评价

目的借鉴腰椎人工椎间盘置换成熟的经验,评价颈椎人工椎间盘置换对失稳颈段脊柱稳定性的重建作用。方法在6具新鲜尸体的颈椎标本上切除C5～6椎间盘,将人工颈椎间盘假体植入该间隙内。对该颈椎节段进行前屈/后伸、左/右侧弯和左/右旋转运动稳定性评价,经颈椎三维运动测量系统测出该节段的运动范围(ROM)。随后施加2Nm,0.6Hz的疲劳载荷共2500次,评定其稳定性,并与标准的C5～6椎间盘破坏后稳定性值相比较。结果正常C5～6前屈、后伸运动范围平均值为17.03°;人工椎间盘植入后前屈、后伸运动范围7.80°,疲劳载荷后前屈、后伸运动范围9.98°;椎间盘破坏后前屈、后伸运动范围25.53°,人工椎间盘植入具有显著的稳定性。正常左右侧弯运动范围平均值为10.75°;人工椎间盘植入后和疲劳载荷后左右侧弯运动范围分别为8.43°和9.43°,椎间盘破坏后左、右侧弯运动范围20.70°。正常左、右旋运动范围平均值为14.82°;人工椎间盘植入后和疲劳载荷后左、右旋运动范围分别为13.38°和13.83°,椎间盘破坏后左右旋运动范围25.88°。结论颈椎间盘破坏后椎节稳定性显著性破坏。人工椎间盘植入后脊柱在前屈、后伸,左右侧弯方向上稳定性显著性改善,左右旋转接近正常值,并可提供59%正常屈伸活动,88%正常左右侧弯活动,93%正常左右旋     

关节突关节在腰椎失稳中作用的研究进展

<正>历来不乏关于腰椎失稳的研究,目前被多数学者所认同并应用于临床的"腰椎失稳"定义是由Stokes和Frymoyer于1987年提出的:脊柱运动节段(function spinal unit,FSU)的刚度下降,生理载荷下脊柱运动节段的位移超出正常生理范围,以致出现脊柱畸形、神经症状和不能忍受的疼痛。生物力学试验证明,腰椎运动节段正常解剖结构的改变将导致腰椎节段性失稳。本文对     

麦肯基脊柱力学诊疗方法治疗下腰痛

目的 观察麦肯基脊柱力学诊疗方法对下腰痛的治疗效果。方法 下腰痛患24例，分别给予相应的脊柱力学治疗，包括异常姿势的矫正、伸展松动术、站立位手法矫正移位术、屈曲位旋转松动术等。分别采用目测类比测痛法（VAS）和临床疗效评定来评定治疗效果。结果 24例患中临床治愈16例，占66．7％；好转6例，占25．0％，总有效率92．0％；无效2例，占8．3％。结论 结果显示尤其对某些急性腰扭伤或急性腰肌劳损的患，常能一次治愈。     

新型形态记忆合金颈椎夹钩治疗寰枢椎不稳的生物力学测试

背景:目前国内外多采用的椎弓根钉固定治疗寰根椎不稳风险甚大,可引起钉道误置,脊髓损伤,以及椎动脉副损伤等并发症.本科充分利用记忆合金的形状记忆效应和力学特性,通过对囤人寰楸椎数据测定,自行设计了一种符合寰枢椎解剖学及生物力学特征的弹性颈椎夹钩.目的:测试新型形态记忆合金颈椎夹钩治疗寰枢椎不稳的牛物力学稳定性.设计、时间及地点:重复测量方差分析实验,于2008-03/04在南方医科大学临床解剖和医用生物力学实验室完成.材料:C0～C4标本均取自8具意外死亡的成年男性新鲜尸体,由南方医科大学临床解剖教研室提供.寰枢椎新型形态记忆合金颈椎夹钩,镍含量为50.8%～51.8%,余为钛,委托上海昕昌记忆合金有限公司加工制作而成.方法:上颈椎新鲜尸体标本8具依次参加4组试验,正常状态组、寰枢椎不稳组、新型形态记忆合金颈椎夹钩固定组、德国蛇牌SSE挂钩固定组.将标本崮定于脊柱三维运动试验机上,施加2.0N·m的纯力偶矩.测量标本的前屈、后伸、左侧弯、右侧弯以及左、右旋转等6个运动方向的运动幅度.由激光三维扫描仪扫描上颈椎在零载荷至最大载荷状态下的位置情况,用图像处理软件分析,分别测出不同状态下的二维运动范围.主要观察指标:各组不同运动状态下的脊柱运动范围.结果:新型形态记忆合金颈椎夹钩固定组与德国蛇牌SSE挂钩固定组屈伸稳定性相当,差异无统计学意义(P=0.595);新型形态记忆合金颈椎夹钩组侧弯状态下的运动范围高于德国蛇牌SSE挂钩组(P<0.05),旋转状态下的运动范围低于德国蛇牌SSE挂钩组(P<0.05).结论:新犁形态记忆合金颈椎夹钩组具有与德国蛇牌SSE挂钩相当的术后即时稳定性.侧弯稳定性稍不及德国蛇牌SSE挂钩,旋转稳定性略优于德国蛇牌SSE挂钩.     

短节段脊柱失稳后经撑开复位内固定系统固定后的即刻刚度变化

背景：自行研制脊柱滑脱、骨折撑开复位固定装置，最大特点是它的撑开复位内固定功能，完全融合到钢板设计上，不需过多手术器械来提供，减少手术出血和创伤。 目的：测试短节段猪脊柱标本在完整、失稳后及撑开复位内固定系统（the Distraction Reduction Fixation System，DRFS）内固定后的刚度变化。 设计、时间及地点：对比观察实验，于2004—12／200512在解放军总医院骨科研究所生物力学实验室完成。 材料：选择市购新鲜猪腰椎脊柱标本（T11～S2节段）12具，将标本上下两个节段交叉打入克氏针以利固定，制成腰1～7节段的猪脊柱标本。 方法：测定完整标本在前屈、后伸、侧屈及旋转时的刚度；切除椎间盘、小关节及前后纵韧带松解脊柱，测定其各项运动刚度；用撑开复位内固定系统进行短节段内固定后重复测试各项运动刚度。 主要观察指标：完整、失稳及内固定后脊柱各项运动刚度测试结果。 结果：与完整脊柱的刚度相比，失稳后脊柱各项运动的刚度均明显减少（P〈0．05）；内固定后脊柱各项运动的刚度均明显高于失稳后脊柱（P〈0．05）；内固定后脊柱前屈、侧屈及旋转运动的刚度与完整标本比较差异无显著性意义（P〉0．05），后伸运动的刚度明显高于完整脊柱（P〈0．05）。 结论：从生物力学角度证实了脊柱失稳后经撑开复位内固定系统短节段固定后的即刻刚度明显增高。但因其为后路固定，固定后脊柱标本与完整脊柱标本相比后伸活动受限。     

两种躯干运动模型在五种日常活动下的运动学差异的对比研究

目的:比较五种日常活动下,由胸节段、腰部全节段构成的简略躯干模型与由胸节段、上腰节段、下腰节段构成的细化躯干模型的运动学差异性。方法:使用NDI运动捕捉系统,采集26名健康的年轻志愿者在水平行走,上楼梯,躯干前屈,同侧拾取物体,对侧拾取物体五种活动下的胸节段,上腰节段,下腰节段和全腰节段的运动学参数。采用主成分分析的方法,分析三节段细化躯干模型和两节段简略躯干模型运动学参数的主成分的贡献率与载荷系数。结果:简略躯干模型中,全腰段的屈曲角度和侧弯角度显著高于胸节段,细化躯干模型中,下腰段的屈曲角度和侧弯角度显著高于其他节段。在水平行走和上楼梯活动中,细化模型中的腰部两节段的载荷系数符号相反。结论:躯干的运动主要是由腰部提供且主要是由下腰部分提供。在某些活动中,腰部节段间的运动出现了相互抵消的作用。因此,在进行躯干的运动分析时,需要对躯干进行细分成多节段,尤其要注意对腰部的细分。