下腰椎L4/5与L5/S1节段Coflex动态固定的有限元模型试验设计

目的 模拟临床手术,探讨Coflex动态稳定装置在下腰椎L5/S1退变性疾病中应用的可行性。方法 在第2代中国数字化人体“男性23号”数据集平台上,选取下腰椎骶骨数字模型,运用CAX相关软件建立下腰椎及Coflex应用于下腰椎的3组有限元模型(健康者下腰椎模型、Coflex固定L4/5节段模型及Coflex固定L5/S1节段模型);根据脊柱三柱加载理论和下腰椎生理运动,采用直立、前屈和后伸3种生理载荷分别进行计算、验证和对照分析。结果 建立了健康者下腰椎骶骨有限元模型、Coflex固定L4/5节段有限元对照模型、以及Coflex固定L5/S1节段有限元试验模型。根据3组有限元模型对照试验的稳定性和相容性等各种生物力学指标,发现两种动态内固定方式的下腰椎具有相近的生物力学效果。结论 本有限元模型对照试验的设计为研究下腰椎L5/S1节段Coflex动态固定手术提供了生物力学循证依据,对Coflex植入L5/S1节段这一新手术的临床应用具有指导意义。     

基于CT和解剖的三维数字化腕关节模型的构建

目的 探讨基于CT影像重建和虚拟解剖复位的三维数字化腕关节模型的构建及其应用价值,为开展腕关节生物力学功能研究准备前处理形态学模型.方法 采集1例中国青年男性志愿者右前臂高分辨CT图像,应用Mimics软件进行三维骨性重建;通过腕关节标本解剖和数值调查,应用3D-Doetor软件在CT图像软组织灰度区域,分割三角纤维软骨盘和韧带群并三维重建;将骨结构、软骨盘和韧带群导入Geomagic软件进行虚拟解剖复位和模型配准,构建网格优化的腕关节数字模型.结果 建立了包括桡、尺骨,掌骨(包含皮质、松质、髓腔),腕骨,三角纤维软骨复合体,桡腕背侧、桡舟、桡舟头、桡月韧带等结构的三维数字化腕关节模型.模型虚拟构建的韧带、软骨盘等的测量值基本在文献报告的数值范围之内.结论 在目前的个人计算机平台上依据CT影像和解剖资料,利用医学图像处理软件和三维重建软件可以准确、快捷地构建腕关节的三维数字模型,为腕部有限元分析及整个虚拟手的构建提供了技术支撑.     

虚拟中国人足底韧带结构失效后的足弓负荷机制研究

目的　建立虚拟中国人的足内侧纵弓与外侧纵弓的有限元模型,研究跖腱膜松解术或足底韧带损伤后足骨与内在肌群的生物力学特性,探讨骨性结构、足底韧带、足底腱膜、足底固有肌群之间的协调作用机制。方法　采用虚拟中国人“女性1号”CT图像和MRI图像;采用非线性有限元方法进行足弓术后或韧带损伤后的平衡直立负荷状态仿真;并应用足底固有肌群的3种被动张力（微弱、适度、强烈）模拟术后或韧带损伤后的肌肉状态。结果　建立了虚拟中国人“女性1号”足内侧纵弓第2跖列与外侧纵弓第5跖列的生物力学有限元模型,计算得到内侧纵弓和外侧纵弓在平衡直立时,韧带损伤时,固有肌群活动时的张应力矢量图、压应力矢量图和von Mises应力整体分布数据。结论　跖腱膜松解术和足底韧带损伤等增加了足纵弓von Mises应力峰值,改变了张应力与压应力的流向;而足底固有肌活动的被动张力能降低足纵弓von Mises应力集中程度,调节张应力、压应力矢量接近平衡状态,减小了并发骨折和腱炎的危险性。骨性结构、韧带、腱膜、固有肌群的内在应力具有定量的相互调节功能。     

螺钉F角对后路单节段固定稳定性的影响

目的　比较4组不同椎弓根螺钉置入方式对后路单节段固定生物力学稳定性的差异。方法　将24具新鲜小牛胸腰椎标本(T11~L3)分为4组,用椎体楔行切除法在L1椎体上制作严重压缩性骨折模型,用4组不同进钉角度行后路单节段椎弓根钉内固定,对固定后的标本施加频率为1.0Hz的前屈／后伸、左／右侧屈和左／右旋转疲劳载荷各3000次,经脊柱三维运动测量系统测量正常、损伤、固定和疲劳后4种状态下固定节段(T13~L1)前屈／后伸、左／右侧屈和左／右旋转运动范围,将其标准化为稳定指数后比较四组内固定方式在4种状态下6个载荷方向上稳定性的差异。结果　4组固定均能显著提高骨折模型在6个载荷方向上的稳定性(P<0.01),而且显著强于正常标本组(P<0.01),但四组间无显著性差异(P>0.05);疲劳试验后4组标本在6个载荷方向上的稳定性均小于各自疲劳试验前,但两者间无显著性差异(P>0.05),且4组间无显著性差异(P>0.05)。结论　只要保证螺钉在椎弓根及椎体内且伤椎螺钉避开骨折区域,螺钉的F角大小不会影响单节段固定的即刻稳定性及疲劳后稳定性。     

后外侧入路治疗胫骨平台骨折疗效分析

目的 探讨膝关节后外侧入路手术复位内固定治疗胫骨平台后外侧骨折的临床疗效. 方法 选择2006年1月- 2009年7月采用后外侧入路手术治疗胫骨平台后外侧骨折患者32例,其中男19例,女13例;年龄27 ～ 70岁,平均38.1岁.致伤原因:交通伤19例,高处坠落伤9例,其他伤4例.合并伤:合并前交叉韧带损伤7例,均为胫骨平台止点撕脱. 结果 本组32例均获随访12～36个月,平均18.2个月.骨折全部愈合,无切口感染,无内固定松动或断裂,无膝关节内、外翻畸形或骨折再移位.1例患者术后出现腓总神经牵拉伤,用甲钴胺片保守治疗2个月后恢复.术后根据Rasmussen膝关节功能评定评分标准:优19例,良11例,可2例,差0例,优良率为94％. 结论 膝关节后外侧人路手术治疗胫骨平台后外侧骨折,有利于骨折的复位和固定,具有暴露清楚、内固定安放方便、创伤小及临床疗效好等优点.     

经皮骨移植增强的有限元研究

目的利用腰椎三维有限元模型,探讨松质骨粒(cancellous bone granule,CBG)和聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)增强后对治疗节段和相邻非治疗节段椎体生物力学影响。方法 L1～L2的三维功能脊柱单位的有限元模型由脊柱尸体标本CT扫描后形成。分别模拟骨质疏松模型、CBG和PMMA增强,分析轴向压缩、前屈和后伸3种加载状态下手术前后治疗节段和相邻非治疗节段椎体应力和应变的变化。结果在压缩、前屈和后伸3种加载状态下,松质骨粒增强模型强化区最大的Von Mises应力/应变分别为0.457、0.469、0.499 MPa/0.459%、0.471%、0.501%;PMMA增强模型为0.864、0.824、0.966 MPa/0.029%、0.028%、0.033%;骨质疏松模型相应区域为0.237、0.253、0.258 MPa/0.698%、0.752%、0.759%。与骨质疏松模型比较,治疗节段增强区域的应力/应变明显改变。结论 CBG和PMMA均增强治疗节段的总体强度和刚度水平,有利于椎体功能的重建,但就材料力学相容性和生物相容性而言,CBG的增强优于PMMA增强。     

浮肩损伤的分型与手术方法选择的研究

目的探讨浮肩损伤的分型,为手术治疗方法的选择提供依据。方法回顾分析本院自2002年7月至2009年10月间,经手术治疗的30例不稳定性浮肩损伤患者的临床资料。其中锁骨部位损伤者中,锁骨干中段骨折23例,肩锁关节脱位7例;肩胛骨部位损伤者中,肩胛骨解剖颈骨折5例,外科颈骨折16例,外科颈骨折伴肩胛冈骨折9例。手术治疗单纯锁骨固定6例,锁骨与肩胛骨腋缘同时固定16例,同时锁骨、肩胛冈、肩胛骨腋缘固定8例。结果术后随访6-57个月,平均19．5个月。肩胛颈骨折在目标区上均获解剖复位。按照Herseovici的疗效标准,优20例（66．7％）,良4例（13．3％）,可4例（13．3％）,差2例（6．7％）,优良率为80．0％。结论早期切开复位内固定治疗不稳定性浮肩损伤便于患者早期进行功能锻炼,有利于肩关节功能恢复;手术治疗需根据浮肩损伤的类型,选择合适的手术人路和内固定方式。     

对带横连杆的椎弓根钉固定胸腰段脊柱骨折(T11～L3)的稳定性评价

目的评价带横连杆椎弓根钉固定胸腰椎骨折后脊柱的稳定性。方法将新鲜小牛胸腰椎标本(T11～L3)用椎体楔行切除法在L1椎体上制作严重压缩性骨折模型,部分骨折标本作带或不带横连杆的椎弓根钉内固定。这样共有4种脊柱标本:(1)正常标本;(2)未固定骨折标本;(3)用带横连杆椎弓根钉固定的骨折标本;(4)用不带横连杆椎弓根钉固定的骨折标本。用三维激光扫描仪依次测量各脊柱标本在前屈-后伸、左-右侧屈和左-右旋转6个方向的运动范围,然后将其标准化为稳定指数以比较4种标本的差异。结果与未固定骨折标本相比,两种固定均能显著提高损伤脊柱在各个运动方向的稳定性。带横连杆椎弓根钉固定的骨折标本稳定性虽优于无横连杆固定,但无统计差异。结论椎弓根钉内固定,无论有无横连杆,均能有效提高损伤脊柱的稳定性,而横连杆似乎未能进一步增加稳定效果。     

头颈直径比与假体安装参数对髋关节活动度影响的计算机模拟研究

观察不同头颈直径比股骨假体全髋置换中,髋关节假体安装参数对髋关节活动度的影响,并探讨杯与颈前倾角优化组合。建立全髋关节假体三维可视化计算机模型,计算满足两组不同髋关节活动度下,髋臼外展角每变化5°时相应的髋臼前倾角安装角度,并在以髋臼外展角为横坐标,髋臼前倾角为纵坐标的坐标系上描点、连线画图,并对数据进行分析。实验显示,颈干角135°,髋关节一般标准和严格标准活动度,髋臼杯前倾角(Y)与股骨颈假体前倾角(X)的关系分别为Y1=-0.728X1+40.916,Y2=-0.7384 X2+46.456;允许的最小髋臼外展角(OImin)和头颈直径比(GR)的关系分别为OImin’1=254.27GR 1-3.172,OImin’2=230.58GR 2-2.519。髋关节活动度和髋臼安装角度安全范围随着头颈直径比增大而增大;髋关节活动度要求越高,髋臼安装角度安全范围越小。可允许的最小髋臼外展角随着头颈直径比的增大而变小。髋臼前倾角与股骨颈前倾角呈负相关。     

不可复性颞下颌关节盘前移位术前与术后可视性个体化建模

目的研究构建正常和不可复性颞下颌关节盘前移位及在两种不同治疗方式下张、闭口位的颞下颌关节系统的个体化三维可视模型,为颞下颌关节盘前移位的生物力学致病机理研究及其临床治疗方法的评价提供依据。方法选择正常志愿者和单侧不可复性颞下颌关节盘前移位患者各1名,采用CT和MRI两种扫描方式,按照闭口位与最大张口位的姿势进行扫描,应用Mimics和Geomagic软件平台,建立正常的与病理的颞下颌关节三维几何模型。同时,患者行颞下颌关节腔内注射透明质酸治疗后,模拟关节盘复位手术后分别进行闭口位与最大张口位姿势的扫描与重建。结果建立了正常的、不可复性颞下颌关节盘前移位术前的、行透明质酸关节腔内注射后的、模拟关节盘复位的4组个体化三维可视模型。结论基于CT、MRI扫描和Mimics、Geomagic三维重建能够实现不可复性颞下颌关节盘前移位行透明质酸关节腔内注射和模拟关节盘复位的个体化三维可视建模,对评价颞下颌关节紊乱病的临床治疗效果具有一定指导意义,并为颞下颌关节盘前移位的生物力学致病机理研究提供了形态学基础。