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。     

经Coflex固定下腰椎不同节段后的椎间盘生物力学特性分析

目的 :模拟临床术式,经Coflex分别固定下腰椎L4,5、L5S1节段,分析其手术节段及邻近节段椎间盘生物力学的差异性。方法:建立下腰椎及Coflex应用于下腰椎的3组有限元模型(完整下腰椎、Coflex固定腰椎L4,5及L5S1节段)。根据脊柱三柱加载理论,模拟下腰椎直立、前屈和后伸3种生理状态下,比较分析纤维环不同区域的应力大小、椎间隙背侧高度变化及髓核内压水平。结果:在直立和后伸工况下,Coflex分别植入L4,5、L5S1节段,均能减少其手术节段纤维环后区应力,限制椎间隙高度变化,并且降低髓核的应力水平。在后伸工况下,Coflex植入L4,5节段可降低L5S1节段的椎间盘应力水平,但Coflex植入L5S1节段不改变L4,5节段椎间盘应力大小。结论:Coflex固定L4,5、L5S1节段均能减少本手术节段椎间盘负载。另外,Coflex固定L4,5节段,起到降低L5S1节段椎间盘负载的生物力学效果。     

经Coflex固定下腰椎不同节段后的椎间盘

目的 ：模拟临床术式,经Coflex分别固定下腰椎L4,5、L5S1节段,分析其手术节段及邻近节段椎间盘生物力学的差异性。方法：建立下腰椎及Coflex应用于下腰椎的3组有限元模型（完整下腰椎、Coflex固定腰椎L4,5及L5S1节段）。根据脊柱三柱加载理论,模拟下腰椎直立、前屈和后伸3种生理状态下,比较分析纤维环不同区域的应力大小、椎间隙背侧高度变化及髓核内压水平。结果：在直立和后伸工况下,Coflex分别植入L4,5、L5S1节段,均能减少其手术节段纤维环后区应力,限制椎间隙高度变化,并且降低髓核的应力水平。在后伸工况下,Coflex植入L4,5节段可降低L5S1节段的椎间盘应力水平,但Coflex植入L5S1节段不改变L4,5节段椎间盘应力大小。结论：Coflex固定L4,5、L5S1节段均能减少本手术节段椎间盘负载。另外,Coflex固定L4,5节段,起到降低L5S1节段椎间盘负载的生物力学效果。     

髁突骨折术中颞下颌关节盘复位有限元模型的建立与初步分析

目的：建立正常的颞下颌关节有限元模型和髁突骨折切复内固定手术模型,为颞下颌关节系统的生物力学研究提供数字平台。方法获取正常颞下颌关节CT和MRI扫描图像数据,使用Mimics、Geomagic、ANSYS等软件建立颞下颌关节三维有限元模型和髁突骨折外科手术模型并进行初步的生物力学分析,以验证模型的有效性。结果建立了颞下颌关节系统的三维有限元模型和髁突骨折外科模型具有良好的生物形态。结论根据CT、MRI影像和解剖参数,利用医学影像三维建模软件Mimics以及逆向工程软件Geomagic Stadio可以精确、可行地构建颞下颌关节系统的表面网格模型,并在有限元分析软件Ansys中构建颞下颌关节系统的三维有限元模型。该模型还原了TMJ的生物力学环境。     

颞下颌关节骨骼肌肉系统三维有限元模型的构建

目的探讨基于影像学与解剖学构建颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)骨骼肌肉系统三维有限元模型的可行性,为TMJ生物力学研究提供建模的新思路。方法采集第2代中国虚拟人男性第23号头颅CT图像、咀嚼肌及TMJ关节盘MRI图像,以DICOM格式导入Mimics软件进行三维重建,再通过Geomagic Studio软件配准模型、优化模型及构建关节软骨和关节囊,最后由ANSYS软件定义各组织的材料属性,建立TMJ骨骼肌肉系统的三维有限元模型。结果建立了一个包含关节盘、关节软骨、关节囊、上颌骨(包括颧骨及鼻骨)、下颌骨、颞骨(包括部分顶骨)、蝶骨、上牙列、下牙列、颞肌、咬肌、翼内肌、翼外肌、颞下颌韧带、蝶下颌韧带及茎突下颌韧带的TMJ骨骼肌肉系统的三维有限元模型。结论根据CT、MRI图像和解剖学,利用Mimics、Geomagic Studio及ANSYS可以精确、可行地构建TMJ骨骼肌肉系统的三维有限元模型。模型更加真实还原TMJ的生物力学环境,为TMJ生物力学研究提供新的建模方法,为临床上TMJ疾病的可视化治疗提供仿真平台。