全颈椎三维有限元模型的建立

目的:建立全颈椎(C1～T1)三维有限元模型.方法:根据一健康成年男性志愿者的颈椎CT与CT重建片,采用断层CT扫描序列图像的自动重建方法,建立全颈椎(C1～T1)三维有限元模型.结果:本研究成功的建立了全颈椎三维有限元模型,它包括C1～T1共8个椎体,本模型高度模拟颈椎结构与材料特性,结构完整,空间结构的测量准确度高,单元划分精细,共有节点数166 979,单元数12 177.结论:所建立的全颈椎有限元模型可以用来进行颈椎生物力学实验.     

颈椎（C0～C3）有限元模型的建立及验证

目的：建立具有详细解剖结构的上颈椎三维非线性有限元模型并验证其有效性。方法：对1名健康成年男性,以层厚0．6mm进行连续颈部CT扫描得到骨窗断层图像,将CT数据导入到三维重建软件Mimics11．0中得到上颈椎的三维图像数据,再导入ANSYS8．1中生成上颈椎的三维骨性模型。依据文献资料及参考CT结果对上颈椎软组织进行建模,包括椎间盘、小关节和主要韧带结构。最后模拟生理载荷下测定模型各节段（C0-C1,C1～C2,C2～C3）的三维运动范围,并将所得结果与体外生物力学实验结果进行对比,验证所建颈椎有限元模型的有效性。结果：建立了一个较为详尽的上颈椎有限元模型。包括76799个10-node Solid 92单元,14670 Shell 93单元,80个2-node Link 10单元．1557个8-node Solid 45单元,56个Shell 63单元。结论：该模型的生物力学和几何学相似性很好．本实验方法是科学的、精确的。     

上颈椎运动节段数字模型建立及三维可视化研究

目的:寻求连续CT断层图像重建上颈椎运动节段数字模型及三维可视化的方法。方法:基于上颈椎连续薄层CT图像,运用Mimics10.01软件重建上颈椎运动节段骨性和各种软组织结构,并导入有限元分析Ansys10中初步进行有限元分析验证。结果:成功建立上颈椎运动节段三维数字模型并实现可视化。模型包括:C0~3骨性结构并区分皮质骨与松质骨、C1~3关节软骨盘、C2,3椎间盘和6种韧带结构。上颈椎有限元模型初步验证结果与体外生物力学实验和临床结果相符,可进一步行各种上颈椎有限元分析。结论:Mimics软件基于薄层CT图像建立上颈椎有限元模型提供了一个更为快捷精确的方法,所建模型逼真,几何相似性好,为研究上颈椎的生物力学性状创造了条件。     

累及椎板型颈椎棘突骨折有限元模型的建立和分析

目的建立累及椎板型颈椎棘突骨折有限元模型（累及椎板型颈椎棘突骨折模型）并行活动度及应力分析,明确此型骨折对颈椎稳定性的影响。方法采集男性健康志愿者颈椎CT数据,运用有限元软件构建颈椎（C0~T1）全节段模型（正常颈椎模型）,并与文献报道数据进行对比验证,正常颈椎模型活动度通过比较验证后,在正常颈椎模型基础上建立C7累及椎板型颈椎棘突骨折模型,测量C7累及椎板型颈椎棘突骨折模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右旋转6种工况下的活动度,与正常颈椎模型进行比较,测量颈椎骨性结构及韧带的生物应力变化。结果建立的正常颈椎模型同文献报道的颈椎活动度比较符合有限元建模标准,在正常颈椎模型上结合临床骨折病例建立的累及椎板型颈椎棘突骨折模型外观逼真,活动度比较结果显示：在C6~7节段,骨折模型的前屈、侧弯及旋转活动度比正常模型减小（减少0.24°~1.60°）,而后伸活动度略微增大（增加0.30°）;在C7~T1节段,除后伸活动外,其余活动度均比正常模型要大（增加0.91°~3.53°）,且活动度变化范围较为明显（单侧旋转活动度增加36.7%）;其余节段两个模型活动度相差无几。累及椎板型颈椎棘突骨折模型在侧弯及旋转工况下应力值较正常模型相对升高。结论累及椎板型颈椎棘突骨折模型能较好地模拟临床实际骨折病例,C7累及椎板型棘突骨折模型有限元分析提示骨折局部稳定性变差,预示颈椎不稳发生,一旦发现颈椎不稳或神经损伤,需及时手术治疗。     

颈前路零切迹椎间融合固定系统椎间融合术对邻近椎间盘生物力学影响的有限元分析

目的 探索颈前路零切迹椎间融合固定系统(Zero-P)椎间融合术对邻近椎间盘生物力学的影响,为颈椎病中远期疗效的评估提供参考.方法 采用正常成人颈椎薄层CT图像建立下颈椎(C4~C7)有限元模型,并验证其有效性,在此基础上建立单节段颈椎(C5/6)植入Zero-P系统后的有限元模型.分别加载前屈、后伸、侧弯、旋转等应力负荷,计算正常下颈椎及单节段颈椎(C5/6)植入Zero-P后相邻节段椎间盘的应力.结果 成功地建立了人体正常下颈椎、单节段(C5/6)植入Zero-P融合器后的下颈椎有限元模型.颈前路Zero-P椎间融合术后对邻近颈椎间盘应力较术前明显增大,以前屈及侧弯时更显著.结论 颈前路Zero-P椎间融合术可增加相邻椎间盘应力,术者需权衡利弊,充分考虑手术方式的影响,术后相应调整康复计划以减轻邻近节段负担.     

寰枢椎三维有限元模型的建立

目的:建立寰枢椎三维有限元模型,为重建寰枢椎的稳定性提供生物力学依据.方法:对颈枕部C0-3标本行CT扫描,获取数据集,通过Mimics10.0软件选取灰度值大于-250 Hu得到C0-3骨和韧带的三维模型,并用Mimics10.0软件对模型进行修饰,以OUT格式导入有限元软件Patran2005中生成四面体网格模型,再输入Mimics软件对模型赋值,完成寰枢椎三维有限元模型,包括密质骨、松质骨及韧带,模型能够高度模拟颈椎结构与材料特性,结构完整,模型节点数9178,单元数40 356.在模型C3的下缘进行边界约束(六自由度为零),在C0处进行前屈/后伸、左/右侧弯、左/右旋转方向1.5 Nm的加载,分析寰枢椎之间的三维运动及各部位的应力.并在实验室以相同加载方法下测量其三维运动范围.分别进行统计学分析.结果:寰枢外侧关节面及枢椎体前部是应力集中部位.寰枢椎间的三维运动(前屈/后伸5.48°/9.85°、左/右侧弯4.69°/4.93°、左/右轴向旋转31.28°/30.56°)与实验室测量(前屈/后伸8.10°/8.49°、左/右侧弯4.79°/4.93°、左/右轴向旋转28.2°/29.3°)相当.结论:利用Mimics和Patran2005建立寰枢椎有限元模型,具有较高的真实性和精确度,能够模仿寰枢椎生物力学分析.     

利用CT扫描及CAD技术建立第3～7颈椎三维有限元模型

目的：探讨3～7颈椎有限元模型的建立，以期应用于临床实验研究。方法：通过CT扫描、Unigraphics V18．0软件进行影像边界记录、定标等方法，按照点、线、面、体的顺序重建三维结构，采用CAD数据处理技术，输入相关的材料特性，构建3～7颈椎三维有限元模型。并通过有限元分析验证重建模型的有效性。结果：采用Unigraphics V18．0软件建立3～7颈椎的实体模型并划分单元，并分析了生理载荷下3～7颈椎不同组成部分的应力分布。结论：为颈椎有限元模型的建立提供了一种简便、准确的方法，为分析和研究各种情况下生物力学表现创造了条件。     

有限元方法在颈椎生物力学中的应用

目的：研究重建颈椎三维有限元模型。方法：通过CT扫描、Unigraphics V18．0软件进行影像边界记录、定标等方法，按照点、线、面、体的顺序重建三维结构，采用CAD数据处理技术，输入相关的材料特性，验证重建模型的有效性。结果：建立颈椎的三维有限元模型（C3／4），分析结果证明其在仿真分析中是可行的。结论：建立的颈椎三维有限元模型可以模拟生物力学实验。     

现实与虚拟互动的第3～7颈椎应力分析比较

目的:应用三维有限元方法建立第3~7颈椎有限元模型;分析直立时3~7颈椎不同部位的应力分布;进行定量生物力学与三维有限元模型比较;以期应用于临床实验研究。方法:采用UnigraphicsV18.0软件建立3~7颈椎的实体模型并划分单元,在1.8Nm作用力下,观察节段运动与力-位移反应。结果:分析结果证明其在仿真分析中是可行的。通过进行定量生物力学与三维有限元比较的统计学分析,未见显著性差异。结论:该方法适用于重建人体骨骼结构的有限元模型,所得结果较为合理,几何外形和材料特性均较满意,所得结果与实验检验结果基本吻合,所建立的3~7颈椎三维有限元模型可以模拟颈椎生物力学实验。希望在应用于临床与实验的过程中进一步修改和完善。     

新型形态记忆合金颈椎夹钩的计算机仿真研究

目的 探讨寰枢椎不稳新型形态记忆合金颈椎夹钩内部材料力学特征，以指导临床合理使用。方法 采用上颈椎尸体标本加载内固定，通过CT平扫数据建立计算机三维仿真模型，然后进行相应的力学加载运算。结果 建立了完整的上颈椎内固定加载三维模型，计算出内固定在变形过程中其本身结构中各节点、单元的应力、应变情况。结论 寰枢椎新型形态记忆合金颈椎夹钩的中部是安置后应力最集中的部位。承载点能产生237．58N的反力。颈椎夹钩固定牢同，是治疗寰枢椎不稳较好的新型颈椎夹钩器械。     

儿童脊柱椎弓根测量及其意义

目的 测量儿童脊柱椎弓根解剖学数据,为儿童脊柱侧凸内固定器械的研发提供解剖学数据.方法 12例儿童脊柱标本进行CT扫描后分离成单个椎骨,测量各节段椎体椎弓根横径、高度、椎弓根与水平面、矢状面的夹角及椎弓根长度,并采用单因素方差分析和SNK方法对颈椎、胸椎及腰椎的上述数据进行统计学分析.结果 颈椎、胸椎及腰椎的椎弓根的椎弓根横径、高度、水平面夹角、矢状面夹角及椎弓根长度均存在显著性差异(P＜0.05),与文献中报道的成人脊柱椎弓根形态存在很大的差异.结论 此研究可为儿童新型脊柱侧内固定器械的定型提供基本的解剖学数据.     

颈椎椎弓根标本与CT图像测量椎弓根相关径线结果的比较

目的:比较颈椎椎弓根标本与CT图像测量椎弓根相关径线的差异,为临床颈椎椎弓根置钉手术前CT图像对椎弓根相关径线测量结果的临床应用提供依据.方法:分别在27具中国成人干燥颈椎(C3～C7)标本和CT图像上测量椎弓根高度(PH、PH′)、宽度(PW、PW′)、椎弓根轴线的骨性通道全长(TL、TL′)、两种椎弓根长度(PL1...     

第7颈神经通过椎体隧道治疗对侧臂丛神经根性损伤的可行性

目的：通过椎体隧道通路方式治疗对侧臂丛神经根性损伤,为臂丛神经根损伤的外科治疗提供新的术式。方法：利用20具成人尸体,模拟椎前通路术式和隧道通路术式进行对比,观测两种术式下可供移植神经根的有效长度。选取30例成年人对颈部（涵盖C6～T1椎骨）进行CT扫描,测量其轴向旋转角及侧屈角,观测颈椎活动对移植后第7颈神经的牵拉影响。36组新鲜椎体试件（C5～C7）随机分成对照组和实验组,实验组打孔,然后用万能试验机进行轴向载荷压缩试验,检验椎体打孔后形成的椎体隧道对椎体生物力学稳定性的影响。结果：经过椎体隧道通路到达对侧下干所需长度为69.19 mm, 比经过椎前通路缩短25.14 mm。C7对T1椎体之间轴向旋转角为9.4°±0.3°,旋转产生的前后牵拉范围为2.44 mm; C7对T1椎体之间侧屈角为0.6°±0.2°,侧屈造成的上下牵拉范围为0.156 mm; C7对T1之间的前屈后伸运动幅度非常小,所造成的影响可以忽略不计。椎体压缩实验结果：实验组比对照组的极限载荷仅下降了14.89%,组间比较差异无显著性（P> 0.05）。结论：与椎前通路术式比较,椎体隧道通路术式能提供较充足的神经长度;椎骨旋转角度对移植神经的牵拉幅度影响小;椎骨生物力学几乎无改变。     

利用18G细针行颈椎及上胸椎椎体成形术

目的探讨利用18G穿刺针行颈椎及上胸椎椎体成形术的操作方法、临床疗效、及并发症。方法2003～2008年对9例颈椎及上胸椎转移性病变（12个椎体）行经皮椎体成形术.其中C5、C6、T3、T4、椎体各2个,C4、C7、T5、T7椎体各1个。在DSA机透视或和CT机联合监视下于局麻下将18G穿刺针经皮穿刺进入靶椎体,颈椎病变采用前外侧入路,上胸椎病变采用椎弓旁入路,在进行椎体静脉造影后注入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）1～3.5ml。治疗后行CT检查了解椎体破坏及PMMA在椎体中弥散情况,对患者进行随访以观察临床疗效和并发症。结果所有病例术后PMMA填充病灶良好,术后一周左右患者疼痛症状均有不同程度减轻,未发生穿刺道出血及PMMA外溢所导致的并发症。结论利用18G细针穿刺行颈椎及上胸椎椎体成形术简单可行,创伤小,安全,并发症少,并且可取得满意的治疗效果。     

螺旋CT后处理技术对青少年先天性脊柱畸形的诊断价值

目的：将先天性脊柱畸形的多层螺旋CT(MSCT)后处理图像与X线平片进行对比研究，探讨MSCT后处理技术的诊断价值。方法: 收集37例先天性脊柱侧凸畸形患者的X线平片、MSCT后处理图像，将3D CT、曲面重建(CPR)、多平面重建(MPR)图像与X线平片进行等级比较。MSCT重建图像能发现新病变、进一步证实X线平片上的模糊病变、没有新的发现分别为A、B、C级。其中20例怀疑合并神经系统异常行脊髓核磁共振(MRI)检查。结果: A级 25例（227处），B级5例（29处），C级7例（35处）。畸形位于颈椎、胸椎、腰椎、颈胸椎、胸腰椎、腰骶椎段，分别为2、12、8、4、7、2例，颈、胸、腰段均有病变2例。X线检出64处，MSCT检出291处，X线所见病变均可在MSCT图像上显示。同组患者行脊髓MRI检查20例，其中脊髓栓系、脊髓纵裂、脊髓空洞、Chiari-Ι畸形、脊膜膨出分别为5、5、3、1、2例，脊髓无明显异常4例。结论: 3D CT、MPR、CPR图像相结合可清晰显示先天性脊柱畸形的整体和细微结构，发现X线平片上不能显示的病变。CPR图像可使侧凸的脊柱整体显示在冠状和矢状位，有利于对复杂脊柱畸形的整体观察。     

个体化置钉和导航下颈椎弓根置钉的对比实验研究

目的 探索一种能指导颈椎弓根螺钉置钉手术操作的方法.方法 随机取经甲醛浸泡过的成人颈椎标本(C1-C7)共10具(保留完整的脊柱三柱结构及相关的韧带和椎旁肌),对它们进行CT扫描及三维重建,根据CT测量确定进钉点和进钉方向.对其中5具标本的C2-C7全部进行实体置钉,另外5具标本在CT导航技术的引导下进行置钉.术后进行颈椎椎弓根螺钉水平的CT平扫及矢、冠状面重建,解剖后肉眼大体观察椎弓根螺钉置入的精确性.结果 个体化置钉60枚,成功率为90%,优良率为75%;在CT导航引导下置钉60枚,成功率为96.6%,优良率为90%.两种方法比较,成功率差异无统计学意义(P>0.05),但优良率差异有统计学意义(P<0.05).结论 CT导航法置钉较术前三维CT辅助的个体化置钉准确性无明显差异,但优良率高.     

一种新西兰兔颈椎椎间融合模型的建立及评价

目的 利用兔颈椎骨性结构测量数据建立兔颈椎椎间植骨融合内固定动物模型,观察不同时间点椎间融合情况。 方法 选取雄性健康新西兰大白兔36只（2.0~2.5 kg）,随机分为A、B、C、D 4组,每组9只。A组用于解剖测量兔颈椎椎体结构;B、C、D组造模行颈椎椎间植骨融合内固定,植骨材料选用兔自体髂骨。术后4、8、12周对实验动物或标本分别进行大体观察、X线检查、手触检查及微型计算机断层扫描（micro computed tomography,Micro-CT）。 结果 自颈2（C2）~颈6（C6）椎体长度、椎体下端矢状径、椎体下端斜径差异有统计学意义（P＜0.01）。X线检查显示B、C、D组植骨充分,钢板螺钉置入情况良好,仅1例术后发生螺钉松动退钉。B、C、D组手触检查颈椎融合率分别为22.2%（2/9）、55.6%（5/9）、88.9%（8/9）。C组新生骨体积与植入材料总体积比值和X线评分高于B组,D组BV/TV和X线评分高于B组和C组,差异有统计学意义（P＜0.01）。 结论 颈椎椎间植骨融合内固定模型建立方法简便,为颈椎椎间融合的基础研究提供了一种可靠的动物模型。     

快速成型技术在颈椎畸形的临床应用

目的：探讨快速成型技术在颈椎畸形的临床应用价值。方法：选择10例颈椎畸形病例,进行颈椎CT断层扫描,Dicom数据导入MimiCS软件中进行三维重建和快速成型,模型进行术中指导。结果：全部病例均进行颈椎数字化三维重建,得到病变颈椎的三维市体图像。可以方便地从任意角度和方向观察颈椎畸形情况,测量有关数据。在数字化模型上进行手术设计．模拟内固定器械植入操作等。术中发现数字化模型与颈椎实际畸形情况完全一致,随访术后效果满意。结论：计算机快速成型辅助个体化技术可提高颈椎畸形手术效率与精确度。颈椎的数字化三维模型能够更直观、准确地反映颈椎病变的-三维立体结构,对临床医生的诊断、手术计划、内固定选择等有较大帮助。     

下颈椎前路椎弓根螺钉植入的相关解剖学及影像学研究

目的通过测量成人下颈椎椎弓根的解剖学及CT图像相关参数,为临床应用下颈椎前路椎弓根螺钉内固定（ATPS）提供相关数据。方法成人干燥下颈椎标本24具及随机在CT室保存的34例成人患者的颈椎CT三维重建图像,测量C3-C7椎体的椎弓根宽（OPW）、椎弓根高（OPH）、椎弓根的中轴全长（PAL）、椎弓根外倾角（sPA）、椎弓根头倾角（tPA）、椎弓根投影中距（DtIP）、椎弓根投影上距（DsIP）,进行统计学分析,制定ATPS置钉参数。结果解剖学测量值与影像学测量值比较无统计学差异（P均〉0.05）。本研究提示：C3、C4进针点位于椎体正中矢状面受术椎弓根的对侧2-3 mm,距椎体上终板平面1-4 mm;C5进针点位于椎体正中矢状面受术椎弓根的同侧或对侧1-2 mm,距椎体上终板平面4-5 mm;C6、C7进针点位于椎体正中矢状面受术椎弓根的同侧3-5 mm,距椎体上终板平面5-8 mm。椎弓根中轴外倾角平均分别为C348°,C448°,C540°,C634°,C731°。椎弓根中轴头倾角平均分别为C384°,C489°,C5107°,C6114°,C7100°。置钉长度选择28、30、32、34 mm,螺钉的直径可选择3.0、3.5、4.0 mm。结论通过对下颈椎标本及成人下颈椎CT三维重建测量,并总结出进钉参数,证明下颈椎ATPS技术的可行性。