骨质疏松性椎体压缩骨折强化术后骨组织-骨水泥界面生物力学应力再平衡机制的有限元研究

【摘要】 目的：明确脊柱骨质疏松性椎体压缩骨折（osteoporotic vertebral compression fracture，OVCF）骨水泥强化治疗后骨组织-骨水泥界面的生物力学应力再平衡机制及脊柱动态稳定重建效应。方法：选择甘肃中医药大学附属医院脊柱外科收治的OVCF患者（伤椎为T12和L1）为研究对象，提取薄层高精度的胸腰段CT影像数据，通过Mimics、Geomagic、Solidworks、Ansys Workbench有限元生物力学建模平台，建立三维数字化仿真生物力学模型，对伤椎运动节段在轴向、前屈、后伸、侧弯及旋转等不同运动工况下骨组织-骨水泥界面的等效应力进行量化研究。结果：脊柱OVCF骨水泥强化术后骨组织-骨水泥界面的等效应力极值和分布区间较术前明显优化，在轴向、前屈、后伸、侧弯及旋转等运动工况下，T12伤椎骨水泥强化治疗术后的最大主应力相比于术前显著下降，在相同的运动工况下分别为33.002MPa、35.639MPa、35.98MPa、60.458MPa、65.396MPa、60.177MPa、42.249MPa，尤其是前屈运动工况下，脊柱T12伤椎的最大主应力从术前的77.995MPa下降至术后的35.639MPa；在同样的运动工况下，L1伤椎强化治疗术后的最大主应力分别为24.911MPa、34.705MPa、26.514MPa、60.144MPa、32.797MPa、30.259MPa、32.894MPa，其中在轴向、前屈运动工况下，L1伤椎骨界面的最大主应力由术前的74.798MPa、99.232MPa下降至术后的24.911MPa、34.705MPa，脊柱T12、L1伤椎骨水泥界面的最大主应力分布弥散较为均匀，T12伤椎松质骨界面主应力极值主要分布在1.004MPa～3.0758MPa区间，L1伤椎松质骨界面主应力极值分布区间为1.8075MPa～2.3355MPa，应力分布云图显示，伤椎强化术后骨界面的应力分布向中后柱转移，应力集中得到纠正，骨组织-骨水泥界面的应力分布趋向于均衡稳定化。结论：胸腰段伤椎骨水泥强化术后重建了脊柱的动态生物力学稳定性，骨组织-骨水泥界面的生物力学应力应变刺激相比于术前显著下降，应力呈现出均匀弥散分布特征，重建了骨组织-骨水泥界面的应力再平衡。     

有限元分析在骨质疏松症临床研究的应用进展

为理清应用有限元分析(finite element analysis,FEA)进行临床研究的思路。本文就FEA在骨质疏松症临床研究方法的进展、近年来临床研究中的成果、存在的主要问题进行综述。FEA是一种用于结构应力分析的技术,是日益普及的计算技术,是一个在机械性能预测领域潜力巨大的无损性工具,有可能成为黄金标准作为一种骨骼强度研究的替代方法。定量计算机断层扫描(quantitative computed tomography,QCT)、HR-p QCT、micro-CT、三维成像软件等图像已经用于FEA建模。FEA在模拟各种骨质疏松状态下进行的实验研究已取得相当成果,同时不断在临床研究中得以应用。随着FEA技术的发展,使用FEA进行较大样本、随机、多中心的临床研究已经成为可能,针对多种药物的临床疗效评估已经通过该方法得到证实。同时也可以将FEA运用于骨质疏松骨折风险的临床评估,可以准确地预测椎体抗压强度。FEA对骨质疏松症的骨折风险和药物治疗效果的评估是有用的,但是因为模型仍然敏感于扫描设定条件,从而限制了其结果的准确性和临床效果。如果临床成像技术能够在体内得到高清晰度图像,FEA将在其他可能改变骨骼结构和生物力学特性的疾病研究领域发挥重要作用。     

治未病思想在中医学及藏医学发展中的指导意义

<正>治未病思想是中医、藏医预防医学中极为重要的观点之一。未病先防就是在未发生疾病之前,采取各种有效措施。诸如讲卫生和锻炼身体,改善生活居住条件等等,增强人体的抗病能力,从而达到预防疾病的目的。预防保健和诊治疾病同样是藏医学的主要内容,且藏医认为,预防保健更为重要,预防保健学贯穿于中医学及藏医药学的理论体系中,主要体现在行动起居、饮食适度、药物补益三个方面,为保持人体机能平衡积累了独特而行之有效的预防保健方法。1治未病思想在中医学理论体系中的发展治未病最早见于《黄帝内经》,张仲景《金匮要略》一书中亦载有“见肝之病,知肝传脾,当先实脾,四季脾旺不受     

有限元分析在治疗骨质疏松性椎体压缩骨折生物力学研究中的应用

对于骨质疏松性椎体压缩骨折(OVCF)的治疗,椎体成形术已成为临床上治疗该病的常用方法,早期使用椎体成形术对椎体进行有效撑开,防止了椎体的进一步塌陷和脊柱力学失稳,减少了卧床并发症,提高了患者的生活质量,具有较好的临床疗效。同时,进一步明确椎体压缩骨折发生的生物力学特点和机制对该病的防治具有重要临床价值,随着计算机软件开发和应用的飞速发展,有限元分析(FEA)在骨科生物力学研究中的应用已经非常成熟。FEA因其具有数字化建模、仿真度较高及运算精准等优势,在椎体成形术治疗OVCF的生物力学研究中应用日趋成熟,并且取得了一定的研究成果。文章通过综述近年来FEA在OVCF生物力学研究中的应用情况,重点分析了椎体成形术治疗OVCF术前、术后以及椎体本身及相邻椎体的生物力学特性变化规律的FEA成果,从力学机制角度对该病的防治策略提供思路,以进一步指导临床实践。     

不同运动状态下模拟人体腰椎结构特征变化的有限元分析

目的比较不同运动状态下正常与退变腰椎节段三维有限元模型的应力变化特点及量效关系,分析中医推拿手法对退变腰椎节段力学调衡作用机制。方法建立完整、真实人体脊柱退变腰椎节段(L4~5)三维有限元模型,模拟腰椎节段前屈与后伸的生理活动。在加载外力即中医推拿手法作用下,分析退变腰椎节段的应力变化特点以及外加载荷逐渐递增过程中退变腰椎节段的应力变化,并与正常腰椎节段在不同运动状态下的应力、应变改变趋势进行对比。结果在不同运动状态下,人体腰椎节段椎间盘内应力分布、髓核、纤维环等结构的弹性模量随着腰椎退变程度的增加呈逐渐增大的趋势。中医推拿手法作用后能改变椎间盘内的应力分布,一定程度地增大椎管内的空间,使神经根所受的应力减小,椎体、小关节应力、椎弓根应力后伸位大于前屈位;椎间盘内部应力前屈位大于后伸位;且均由上至下呈逐渐增大的趋势。结论中医推拿手法对人体退变腰椎节段力学环境的调衡起到改善和治疗腰椎间盘病变的目的。同时,与人体正常腰椎节段三维有限元模型对比,从生物力学环境与特性改变角度研究腰椎退变的过程,能够为中医推拿手法在临床中预防和治疗脊柱退行性疾病的推广应用提供科学依据,也为中医推拿手法有效地预防和治疗脊柱腰椎节段病损的生物力学机制的研究提供新研究思路。     

以精品网络资源共享课程战略为基础加强中医骨伤科学在临床教学实践中的作用

探讨以精品网络资源共享课程战略为基础加强中医骨伤科学在临床教学实践中的作用,以期为中医院校的学科建设与临床实践教学质量的提升提供新的发展思路,也为适应深化医药卫生体制改革的需要,全面提高中医药人才培养的质量和医疗行业服务水平奠定坚实的基础。     

基于中医“治未病”理念探讨其对骨质疏松症可控性危险因素的防治策略

骨质疏松症是一种隐匿性、渐进性的骨代谢性疾病,诸多危险因素诱发骨质疏松的发生发展,除年龄、体质、基因等不可控危险因素外,其余骨质疏松的诱导因素具备可控性,寻求某些预防策略对骨质疏松的可控性危险因素进行提前预警和防治尤为重要。中医"治未病"理念出自于《金匮要略》,其核心思想是"未病先防""已病防变""瘥后防复",若将"治未病"理论与骨质疏松可控性危险因素防治相结合,对预防骨质疏松级联的发生意义重大。基于此,本文以中医"治未病"理念为基点,将骨质疏松的可控性危险因素与"治未病"分期分治特色相衔接,多轴多点整体调节骨代谢微生态平衡,降低骨质疏松人群的可控性危险因素级别,提高患者的生活质量,完善骨质疏松防治策略。     

骨生物力学的应用与研究进展

充分了解和认识骨的生物力学在骨科临床与基础研究中的广泛应用。为解决骨科临床与基础 研究中肌肉骨骼系统出现的难题提供科学、有力的理论依据，同时也为中医骨伤科特色疗法对治疗骨 伤各种损伤和骨疾病与生物力学研究应用新的发展平台奠定坚实的理论基础，从而开启骨伤科临床 发展与基础研究的新思路和新方法。     

有限元分析Ilizarov技术对肘膝关节屈伸挛缩畸形矫正器作用的机制

背景:目前国内外鲜见采用有限元法分析Ilizarov技术在骨科疾病肢体延长及对关节挛缩外固定器的作用机制。目的:利用三维有限元分析Ilizarov技术对肘膝关节屈伸挛缩畸形矫正器的作用机制。方法:利用Ilizarov生物学理论设计出的符合人体生物力学特性和可以广泛应用于临床的关节挛缩矫正器。通过三维有限元分析应用Ilizarov技术在肘膝关节屈伸挛缩畸形矫正器设计中的力学有效性和科学性。结果与结论:建立了几何外型逼真、生物力学特性全面的肘膝关节三维有限元模型。通过三维有限元模型及力学分析计算出各组织包括骨与软组织的弹性模量和泊松比等力学指标,可通过施加关节挛缩矫正器的载荷分析其关节内、外的应力-应变分布及变化情况。Ilizarov技术可对肘膝关节挛缩畸形矫正器的设计与优化改良提供理论依据,利用有限元力学分析揭示了肘膝关节屈伸挛缩畸形病变组织结构的生物力学变化中的机制。