腰椎退变影响拔伸按压手法生物力学作用的有限元研究

目的:研究腰椎退变对拔伸按压手法治疗腰椎间盘突出症的生物力学影响。方法:应用L_(3～5)运动节段轻度退变与中度退变模型进行研究。假定腰椎间盘突出发生于L_4椎间盘左侧,为模拟拔伸按压手法,L_3椎体上终板固定,L_5椎体下终板施以500 N拉力;在L_(4～5)运动节段左侧椎板分别施以50 N与80 N按压力,比较两模型在不同按压力作用下L_4椎间盘左后方位移与L_(4～5)运动节段左侧小关节接触力。结果:手法按压力分别为50 N与80 N时,与轻度退变模型相比,中度退变模型L_4椎间盘左后方位移分别下降18.1%与34.5%,小关节接触力分别下降17.6%与43.4%;当按压力由50 N增至80 N,轻度退变与中度退变模型L_4椎间盘左后方位移分别增加146.3%与96.8%,小关节接触力分别增加195.9%与103.3%。结论:腰椎退变影响拔伸按压手法生物力学效应,但并不增加腰椎小关节接触力。     

可膨胀椎间融合器治疗腰椎间盘轻度退变的有限元分析

目的: 建立可膨胀椎间融合器(EVIFC)和第4、5腰椎的有限元模型,分析EVIFC植入对腰椎生物力学的影响,为EVIFC的临床应用提供依据。方法: 根据健康成年男性腰椎CT扫描数据建立正常第4、5腰椎有限元模型,在此模型上模拟腰4-5椎间盘轻度退变,在三维模型上植入EVIFC。在屈伸、侧弯和旋转的载荷下,分析腰椎模型置入EVIFC前后的稳定性、椎间盘压力、终板压力及小关节载荷变化。结果: EVIFC的置入减少了退变节段终板、髓核和小关节的应力。屈伸时,腰4-5椎体退变模型的终板及髓核平均压力分别是6.1620和0.2016MPa,小关节载荷是32.8N;植入EVIFC后其数值分别是3.526、0.107MPa和8.5N。侧弯及旋转载荷结果一致。对于邻近的腰椎节段,与退变模型比较,植入EVIFC后,腰4-5终板和髓核应力值均有所减小,但其相邻节段纤维环的应力值均有所增加。结论: EVIFC对退变腰椎能起到良好的稳定效果,可满足人体生物力学需求,是一种适宜的新型腰椎融合器。     

腰椎退变性滑脱症的临床X线分析

【目的】探讨腰椎退变性骨脱症的Ｘ线特点和临床意义。【方法】收集１９９５～１９９９年１５３例腰椎退变性滑脱症,对其平片进行回顾性分析。【结果】腰椎退变性滑脱症多发生于女性老年人;单水平滑脱最好发于第四腰椎;多水平没脱以第三、四腰椎多见;滑脱程度多在一度以内;滑脱水平和邻近椎体、椎间隙及椎小关节大都有不同程度的退行性变。【结论】腰椎退变性滑脱症有其显特点,正确评估腰椎退变性滑脱不但可行,而且对腰腿痛     

模拟腰部推拿手法三维有限元模型分析

目的：应用三维有限元模型研究模拟腰部推拿手法时腰椎内部结构变化。方法：使用ABAQUS6．1有限元软件建立腰椎L4－5有限元模型，分别模拟斜板手法、坐位旋转和牵板手法的条件。结果：模拟手法作用时间椎间盘内髓核内压力坐位旋围手法最高，牵扳手法最低为负值。三种手法小关节合力无明显差别；斜扳手法和坐位旋转手法外层纤维环应力最大，牵扳手法内层纤维环应力最大，三种手法在椎间盘的后外侧均有位移。结论：应用三维有限元模型可以很好的模拟各种腰部推拿手法的状态，并可以得到与生物力学实验基本一致的结果。     

腰椎小关节接触模型的有限元分析

目的 建立腰椎4-5运动节段的有限元模型。分析小关节在不同状态下的生物力学特性。方法 获取一新鲜成人尸体腰椎4-5节段的断层CT扫描图像，利用此二维图像建立三维立体有限元模型。小关节部位处理为接触问题，模拟人体的不同承载状态对此模型进行计算处理。结果 小关节在不同状态下承担着不同的载荷，特别是在椎体轴向旋转运动状态下抗旋作用更明显。结论 小关节部位应该处理为接触问题，这有助于正确了解脊柱运动节段的生物力学特性。     

腰椎小关节力学机制的有限元分析

目的 研究腰椎小关节在各种形式负荷作用下的承载功能.方法 取青壮年男性新鲜尸体的L4-L5运动节段标本,经螺旋CT扫描得到断面图像,在ANSYS软件中建立L4-L5节段的三维有限元模型.对模型施加400N轴向压缩载荷和/或8Nm前屈、后伸、左右侧弯弯矩和左右轴向旋转力矩,测量分析小关节面所受的压力.分析各种加载方式下小关节面的接触应力,评价小关节的承载功能.结果 L4-L5小关节约承受轴向压缩载荷的20%.前屈时小关节受力减小.后伸时受力增大;侧弯时对侧小关节受力增大,同侧小关节受力减小;轴向旋转时同侧小关节不受力,对侧小关节则受力极大.结论 腰椎小关节具有重要的承载功能,临床上应注意保护和维持小关节的完整性.     

不同工况对腰椎运动节段作用的三维有限元模型分析

目的：研究各种工况条件下腰椎活动节段的三维有限元模型。方法：使用ABAQUS6．5有限元分析软件建立L4-5运动节段的三维有限元模型,分析腰椎运动节段在屈曲、拉伸、侧屈及旋转扭矩作用力下各部结构的应力变化。结果i压缩时椎体密质骨、椎弓根、椎弓峡部和后部小关节部应力最高;拉伸时小关节出现应力集中,高于其他部分;侧屈时屈侧椎体、后部小关节及椎间盘部为应力集中,拉伸侧呈张应力;轴向旋转时后部小关节及椎间盘后部应力较高;屈曲加旋转时椎体及椎间盘前缘、后部小关节处出现应力集中。结论：应用有限元分析能形象模拟腰椎活动节段各种载荷下的应力分析,不同运动条件下,腰椎运动生理节段的应力集中部位不同。这是中医旋转复位手法治疗腰椎小关节紊乱和腰椎间盘突出症的力学依据之一。     

腰椎小关节SP、CGRP免疫反应神经分布及其与腰椎退变的相关性研究

目的　观察小关节SP、CGRP神经正常分布和在关节退变时分布的变化 ,探讨椎间盘结构和功能改变对小关节的影响和小关节肽能神经在腰椎小关节退变发生中的作用。方法　通过间盘移植建立腰椎小关节退变模型 ,用免疫组化染色观察小关节SP、CGRP神经正常分布和在关节退变时分布的变化。结果　SP和CGRP -IR神经纤维在小关节内的定位与分布基本一致 ,小关节含SP/CGRP神经主要存在于关节囊内 ,另外在小关节软骨下骨区亦有少量独立走行的SP/CGRP纤维。腰椎小关节退变时 ,关节囊及软骨下骨区 ,SP -IR、CGRP -IR神经纤维减少。结论　SP、CGRP可能参与关节退变及腰痛的发生 ,小关节在腰腿痛发生中起重要作用。     

不同体位下推拿旋转手法对颈椎间盘有限元模型应力分布的影响

目的探讨不同体位下推拿旋转手法对颈椎间盘有限元模型应力分布的影响,为其临床应用奠定基础。方法采集1例健康男性志愿者的CT和MRI数据,以逆向工程软件Geomagic Studio 12. 0建立颈椎间盘有限元模型,并分别模拟前屈30°、中立位和后伸30°三个体位予以旋转推拿的力学载荷,Ansys 13. 0软件计算不同体位的力学载荷下颈椎间盘有限元模型髓核应力分布和位移变化。结果本次研究建立颈椎C4/C6有限元模型,共包括19 255个节点,96 275个单元,C4/C5、C5/C6的屈曲、伸直、侧弯、旋转力矩与实验模型的符合程度相对满意。前屈30°、中立、后伸30°三种不同体位下,椎间盘的内在应力分布均集中在纤维环,髓内压变化幅度小于纤维环,但与纤维环变化趋势基本一致,髓核位移与髓内压变化基本一致。退变的椎间盘模型在静止生理状态时便有髓核位移情况,施加旋转手法后,髓内压和髓核位移均有所增大,其中C4/C5、C5/C6髓内压和髓核位移在后伸30°位时最小,其次是中立位,前屈30°位最大。结论颈椎间盘有限元模型分析结果支持后伸30°位时旋转手法对颈椎间盘髓核影响较小,安全性高。     

腰椎小关节接触模型的有限元分析

目的建立腰椎4-5运动节段的有限元模型,分析小关节在不同状态下的生物力学特性。方法获取一新鲜成人尸体腰椎4-5节段的断层CT扫描图像,利用此二维图像建立三维立体有限元模型,小关节部位处理为接触问题。模拟人体的不同承载状态对此模型进行计算处理。结果小关节在不同状态下承担着不同的载荷,特别是在椎体轴向旋转运动状态下抗旋作用更明显。结论小关节部位应该处理为接触问题,这有助于正确了解脊柱运动节段的生物力学特性。     

颈椎生理曲度变直全节段有限元建模与分析

目的 建立生理曲度变直的颈椎全节段有限元模型,对颈椎生理曲度变直的发生机制进行验证与分析.方法 选取符合颈椎曲度变直纳入标准的患者,采集其CT数据,使用生物力学有限元建模软件,精确重建颈椎各节段的独立实体模型,直接从三维实体模型划分生成高质量有限元体网格,进一步精细生成各种韧带、椎间盘、关节突软骨等组织和结构.结果 在前屈、后伸、侧弯和旋转情况下,生理曲度变直的颈椎全节段有限元模型活动度范围比正常值范围要小并且出现再分配.同时,在应力分布方面,C3～4、C4～5 之间的小关节、钩突关节,和C3～4之间的椎间盘容易出现应力集中情况,表明易出现损伤和退化.结论 新型生物力学有限元建模软件简单易用,所建生理曲度变直的颈椎全节段有限元模型结构完整,空间结构精度高,单元划分规则精细,有限元分析结果对生理曲度变直的颈椎病临床诊断有指导意义.     

正常腰椎及腰椎退行性滑脱症椎间小关节角度的研究

目的研究正常人群腰椎间关节与矢、冠状面角度及腰椎退行性滑脱与椎间小关节角度关系。方法采用CT扫描。正常组:测量100例正常人腰椎小关节与冠状面的角度,每10岁为一年龄组,男女性别各区分5组;腰椎滑脱组39例,均为L4椎体Ⅰ°滑脱;腰椎间小关节偏矢状位无明确腰椎滑脱患者5例。结果(1)正常组相同腰椎节段不同年龄组之间椎间小关节与冠状面所成角度差异无显著性(P>0·05)。(2)正常组相同腰椎节段椎间小关节与冠状面所成角度男女之间差异无显著性(P>0·05)。(3)正常组椎间小关节与冠状面的角度大小与腰椎的节段呈负相关,从L1-2至L5-S1水平,椎间小关节与冠状面角度有逐渐减小或与矢状面的角度有逐渐增大的趋势。结论正常人L1-2~L3-4椎间小关节角度偏矢状面,L4-5~L5-S1椎间小关节角度更偏冠状面;成年人腰椎间小关节角度不随年龄的变化而变化;椎间小关节偏矢状面与腰椎退行性滑脱相关。     

腰椎失稳与局部组织炎性反应的相关性研究

【目的】探讨腰椎失稳对腰椎间盘、关节突关节组织、黄韧带内炎性因子和炎性细胞浓度的影响.【方法】根据纳入及排除标准,自2010年1月-2011年7月间收集我院行腰椎融合术的退变性腰椎失稳症患者40例,术中分别切取失稳节段与邻近正常节段椎间盘组织、关节突关节组织、黄韧带组织,采用ELISA法分别比较两组标本的IL-1β、IL-6、TNF-α的浓度;采用高倍镜下计数法比较两组标本中CD20、CD45、CD68标记的阳性细胞数.【结果】失稳节段与邻近正常节段比较：IL-1β、IL-6、TNF-α3种因子在椎间盘及关节突关节组织中的含量比较具有统计学差异（P〈0.05）;在黄韧带组织中;IL-1β浓度在两组中差别有统计学意义,IL-6、TNF-α的差别无统计学意义（P〉0.05）.失稳节段的B细胞CD20、T细胞CD45、巨噬细胞CD68在椎间盘及关节突关节组织中的阳性细胞数高于临近节段（P〈0.05）,而在黄韧带组织中三种细胞的阳性数量无统计差别.【结论】腰椎失稳造成的脊柱异常应力的增加,引起三关节复合体及韧带组织创伤性炎性反应,导致椎间盘和关节突组织的炎症细胞和炎性因子的聚集.局部炎症因子的增加会导致腰痛,并进一步破坏椎间盘及关节,增加腰椎不稳,成为腰椎失稳性疼痛的只要致病原因.     

腰椎三维有限元模型建立和应力分析

目的 建立完整的腰椎三维有限元模型,并对腰3-4运动节段的进行了有效性验证和生物力学分析.方法 利用交互式医学图像控制系统MIMICS软件对CT图片进行预处理,后导人大型通用有限元软件ABAQUS中建立三维有限元模型.分别建立了腰1-腰5各椎体及其椎间盘有限元实体,后组合成整体的腰椎和腰3-4有限元模型,并且还准确的模拟了腰椎的椎间盘、软骨终板、关节突关节以及连接韧带.验证了模型的收敛性,并针对腰34运动单元设置了0.3、0.5、1.0、2.0、4.0 mPa 5种载荷进行生物力学分析.结果 在轴向压力作用下,椎间盘纤维环后部存在着明显的应力集中,并向后外侧传导.最大压应力的部位在髓核和软骨终板的中央,椎弓根是椎体多种应力集中的部位.轴向压力增加,应力成比例增大.结论 本研究的有限元模型精确度高,结论符合腰椎的临床特点,较好的模拟了腰椎的生物力学特性.     

腰椎间孔成形幅度对腰椎生物力学影响的三维有限元分析

目的应用腰椎L3~5节段三维有限元模型,分析椎间盘摘除+不同幅度椎间孔成形前后对腰椎生物力学的影响。方法选取1位20岁既往无腰椎疾病史中国男性志愿者的CT数据,在Mimics15.0软件中建立L3~5节段三维有限元模型,在Geomagic12.0中修补、降噪及曲面化,在Pro/E5.0中行椎间盘的曲面建模,修改髓核和纤维环的材料参数模拟L4~5椎间盘中度退变（模型M1）,在Hypermesh12.0中进行有限元网格处理,并导入ABAQUS软件进行分析。模拟经皮椎间孔脊柱内镜技术侧后入路,以上关节突尖部到下位椎体后上缘中点为穿刺基线建立通道,去除椎间盘左后侧约1/4的纤维环中部及1/4的髓核,以模拟腰椎间盘摘除手术,构建模型M2,以圆柱体代替环锯模拟切除上关节突部分骨质行椎间孔扩大成形术,构建一级椎间孔成形模型M3（环锯直径5mm）、二级椎间孔成形模型M4（环锯直径6.5mm）和三级椎间孔成形模型M5（环锯直径7.5mm）,给予特定加载条件,比较其在前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转6种工况下的生物力学特征。结果建立了有效的L3~5三维有限元模型,除了在后伸工况下L4椎体的位移无明显变化外,其他5种工况下椎间孔成形后L4椎体的位移均有所增加,但成形的幅度对L4椎体的位移无明显影响。M1模型在各种工况下L4~5关节突关节的应力左侧较右侧大。M2模型在腰椎前屈及右旋工况下L4~5左侧关节突关节的应力下降,右侧的应力上升;腰椎后伸下L4~5左侧关节突关节的应力上升,右侧的应力下降;腰椎左侧屈工况下L4~5关节突关节的左右两侧应力均上升;腰椎右侧屈工况下L4~5关节突关节的左右两侧应力均下降。除腰椎左旋工况下M5模型的L4~5右侧关节突关节应力增加明显外,其他各种工况下M3、M4、M5模型L4~5关节突关节应力变化不明显。结论在精确穿刺的指引下,1~3级椎间孔成形对术后即刻的腰椎稳定及关节突关节的应力分布无明显影响。     

模拟腰部推拿手法的生物力学比较研究

目的 :应用生物力学的方法 ,模拟不同腰部推拿手法 ,比较其腰椎内部的变化。方法 :标本固定于生物力学材料实验机 (MTS)应用计算机定量控制 ,模拟三种手法治疗时的状态。结果 :斜扳手法和坐位旋转手法髓核内压力明显升高 ,牵扳手法髓核内压力降低和轻度升高 ;神经根与椎间盘之间有一位移 ,腰椎小关节内应力低于关节内骨折的限度。结论 :模拟手法作用时椎间盘与相邻神经根之间有一相对位移 ,这可能是其治疗机制 ,有的手法作用时髓核内压升高 ,应注意其安全性     

胸段脊柱侧凸矫形术对腰段脊柱应力影响的有限元分析

目的采用有限元方法,分析胸段脊柱侧凸矫形术后对腰椎应力的影响。方法采用脊柱三维有限元模型模拟计算矫治特发性脊柱侧凸。在患者施行脊柱侧凸矫形术之前对胸段及腰段脊柱进行CT平扫,提取脊椎各节段椎体（胸2-腰5）的结构信息,删除肋骨等非脊柱结构并编辑分离脊柱节段,分别对脊柱侧凸矫形的主要步骤进行模拟并计算其腰段脊柱应力的分布。结果模拟计算结果显示脊柱腰段各椎体之间小关节周围的应力相对均大于模型中其他节段,最大值应力为68.62MPa,位于腰2与腰3之间凹侧椎小关节处。结论通过应力分布分析,腰椎应力较大,在矫形过程中,应充分考虑胸段脊柱侧凸矫形对腰椎的影响。     

THE EFFECT OF POSTERIOR ELEMENT RESECTION ON THE STRESS DISTRIBUTION IN THE LUMBAR SPINEA

ＴＨＥＥＦＦＥＣＴＯＦＰＯＳＴＥＲＩＯＲＥＬＥＭＥＮＴＲＥＳＥＣＴＩＯＮＯＮＴＨＥＳＴＲＥＳＳＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮＩＮＴＨＥＬＵＭＢＡＲＳＰＩＮＥＡＤａｉＬｉｙａｎｇ（戴力扬）；ＣｈｅｎｇＰｅｉｌａｉ（成培来）；ＴｕＫａｉｙｕａｎ（屠开元）；Ｘｕ...