经椎间孔椎间融合固定治疗急慢性腰椎间盘损伤回顾性分析

目的总结经椎间孔椎间融合术(TLIF)治疗腰椎间盘急慢性损伤的疗效。方法 2007年7月-2010年10月应用双侧椎板部分切除减压后行TLIF融合固定,治疗腰椎间盘急慢性损伤10例共12个节段,男6例,女4例,年龄38～72岁,平均年龄51岁。腰椎退行性变伴神经根管狭窄1例,慢性腰椎滑脱3例,急性外伤性腰椎滑脱伴双侧神经根损伤2例,腰椎间盘突出合并腰椎失稳4例。结果全部患者均未出现神经系统并发症,平均随访10(6～48个月)个月,根据Denis疼痛分级、JOA评分法,术后平均改善率90%。结论 TLIF方法可在充分减压的前提下获得脊柱的即刻稳定同时完成植骨,融合率高,并发症少,用于腰椎间盘急、慢性损伤中、短期随访临床效果肯定。     

单枚Cage 行经椎间孔腰椎椎间融合术的有限元分析

探究单枚融合器行经椎间孔腰椎椎间融合术的植入位置对单侧椎弓根螺钉固定腰椎生物力学特性的影响。本研究建立人体腰椎L_4～5节段融合器不同植入位置的经椎间孔腰椎椎间融合术式模型,采用有限元方法比较分析各模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右轴向旋转工况下,腰椎活动范围、椎间融合器和椎弓根螺钉系统的应力分布等生物力学特征。结果表明,各术式模型中融合节段的活动范围均较无损模型至少降低82%,融合节段稳定性显著提高。椎间融合器和椎弓根螺钉的应力分布随工况和融合器放置位置不同而存在差异,融合器距离椎弓根螺钉系统越远,融合器和椎弓根螺钉的等效应力值就越大。因此,从腰椎融合稳定性及内固定应力峰值来看,融合器入路侧植入时融合器和椎弓根螺钉两者结合达到相对较好的术式效果。     

寰枢椎不稳后路椎弓根螺钉固定的三维有限元分析

目的:建立寰枢椎后路椎弓根螺钉固定系统三维有限元模型,分析寰枢椎后路椎弓根螺钉固定的稳定性。方法:1例寰枢椎不稳标本行后路椎弓根螺钉系统固定,采用螺旋CT扫描,通过工作站将扫描获得的图像导入计算机中,利用ANSYS8.0软件建立寰枢椎不稳三维有限元模型。给予模型加载不同边界条件,模拟寰枢椎的不同运动,分析寰枢椎不稳采用后路椎弓根螺钉固定的稳定性。结果:寰枢椎不稳采用后路椎弓根螺钉系统固定在不同运动状态下应力主要集中在枢椎椎弓根螺钉的根部。前屈运动时,椎弓根螺钉根部的应力为0.350×109Pa,前屈角度为0.7°;后伸运动时,椎弓根螺钉根部的应力为0.427×109Pa,后伸角度为1.2°;侧弯运动时,椎弓根螺钉根部的应力为0.295×109Pa,侧弯角度为0.3°;旋转运动时,椎弓根螺钉根部的应力0.635×109Pa,旋转角度为0.8°。结论:寰枢椎不稳采用后路椎弓根螺钉系统固定具有良好的术后即时稳定性。     

重度骨质疏松条件下后路枢椎三种内固定方式的有限元分析

目的　通过有限元分析重度骨质疏松（Severe osteoporosis,SOP）条件下后路枢椎不同植钉方式在上颈椎中的生物力学特性。 方法　对1例健康成年男性进行上颈椎CT扫描,获得图像。结合有限元前处理软件,设置材料属性模拟出SOP的寰枢椎（C1~C2）失稳模型,依据手术方案建立后路寰椎双侧椎弓根螺钉（B-C1PS）+枢椎3种不同植钉方式固定：枢椎双侧椎弓根螺钉（B-C2PS,模型A）;枢椎双侧椎板螺钉(B-C2TL,模型B);B-C2PS联合B-C2TL（模型C）。分析3种模型屈伸、侧弯和轴向旋转工况下的C1~C2关节活动度、C1位移以及C2螺钉应力分布情况。 结果 在SOP的C1~C2失稳有限元模型上,模型C在不同工况下C1~C2关节活动度和C1位移最小。C2联合固定时螺钉受到的最大应力较单一固定小：模型C枢椎椎板钉在各个工况下最大应力值小于模型B,模型C枢椎椎弓根螺钉在各个工况下最大应力值小于模型A。模型C应力主要集中于C2PS根部及寰枢椎椎弓根螺钉与钉棒连接处。 结论 在SOP条件下采取模型C内固定方式较模型A、B稳定性更好。枢椎螺钉受到的应力产生分散,枢椎螺钉更加不容易产生术后疲劳性松动脱出。     

后路椎间融合加椎弓根螺钉内固定治疗腰椎滑脱症21例疗效分析

目的：探讨后路椎间融合（自体骨＋cage）加椎弓根螺钉复位内固定术治疗腰椎滑脱的临床疗效。方法：自2009年5月至2012年4月,采用后路减压复位、椎体问置人自体骨及斜向置入单枚融合器（cage）手术,治疗伴有明显神经症状的成人腰椎滑脱患者21例。结果：本组患者均顺利完成手术,术后随访6～30个月。21例患者临床症状均有不同程度改善;X线显示复位效果良好,滑脱复位椎体在6—9个月达骨性融合,无高度丢失及复位丢失,内固定材料无松动、断裂,Cage融合器位置及形态正常。临床疗效优14例,良5例,可2例,差0例,优良率90．5％。结论：后路椎间融合（自体骨＋cage）加椎弓根螺钉复位内固定术治疗腰椎滑脱,具有复位满意、固定牢靠、植骨融合率高、减压彻底、临床疗效满意等优点,是治疗腰椎滑脱症的有效方法。     

腰椎椎间植骨融合的三维有限元分析

本研究首先建立腰椎椎间融合三维有限元模型,旨在分析腰椎椎间融合内部生物力学响应。在此基础上进行前路单节段融合,以观察复位,融合,固定后的应力分布和临近节段退变机制。目的为脊柱内固定设计和应用提供理论依据。同时为腰椎融合,固定进行临床观察和研究,尤其以手术方法的选择和适应症提供参考。     

椎间融合与双侧经椎弓根经椎间盘螺钉置入后腰椎生物力学的有限元分析

背景：腰椎经椎弓根经椎间盘螺钉是一种新的微创脊柱内固定技术,与传统双侧椎弓根螺钉固定相比,单侧只需1枚螺钉固定1个节段,具有经济微创、操作便捷等优点。但目前探讨应用双侧经椎弓根经椎间盘螺钉联合改良经椎间孔入路腰椎椎间融合(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)术式的研究仍很少见。目的：通过建立改良TLIF无内固定(cage alone)、改良TLIF联合双侧椎弓根螺钉内固定(cage+BPS)和改良TLIF联合双侧经椎弓根经椎间盘螺钉内固定(cage+BTPTDS) 3种有限元模型,评估改良TILF联合不同内固定对椎间融合器(cage)、内固定、椎间盘、下终板的应力分布及腰椎活动度的影响。方法：采集成人腰椎薄层CT扫描图像,通过Mimics、Geomagic和SolidWorks软件建立3种有限元模型：cage alone模型、cage+BPS模型和cage+BTPTDS模型。采用ANSYS Workbench模拟施加人体前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左侧旋转、右侧旋转6种不同运动载荷,计算3种模型cage及内固定、下终板、椎间盘应力分布...     

腰椎间融合后路非对称与对称固定螺钉应力的有限元比较

背景：经椎间孔腰椎间融合非对称固定的生物力学稳定性研究,发现固定效果与双侧椎弓根螺钉接近,可满足临床应用所需生物力学要求。经关节突椎弓根螺钉参与经椎间孔腰椎间融合非对称固定的螺钉力学安全性又会怎样呢？ 目的：建立L₄-₅功能节段左侧经椎间孔腰椎间融合后,分别予以同侧椎弓根螺钉+对侧经关节突椎弓根螺钉、同侧椎弓根螺钉+对侧经椎板关节突螺钉及双侧椎弓根螺钉固定的三维有限元模型,施加相同的载荷,分析不同运动状态下螺钉应力分布特点,比较3种螺钉应力状况。 方法：对一成人正常L₄-₅椎节段标本、椎间融合器、椎弓根螺钉和皮质骨螺钉进行64排螺旋CT 扫描,通过Mimics11.1建立左侧经椎间孔腰椎间融合后3种内固定组合(同侧椎弓根螺钉+ 对侧经椎板关节突螺钉、同侧椎弓根螺钉+对侧经关节突椎弓根螺钉及双侧椎弓根螺钉固定)的几何模型,利用Simpleware3.1软件分别建立三维有限元模型,模拟500 N\6 Nm载荷下前屈、后伸、左\右侧弯、左\右侧旋等6种运动状态,用Abaqus6.8软件进行螺钉应力变化和分布特点分析。 结果与结论：由于经椎间孔腰椎间融合入路切除了左侧关节突,造成内植物应力分布不对称,对弹性模量大的内固定器械—椎弓根螺钉应力影响最大,尤其是在左旋运动时。在不对称组合内固定中,由于关节突关节螺钉的使用,使对侧椎弓根螺钉应力相应增加,以左旋运动时尤为明显,但关节突关节螺钉断裂的危险性增高不明显。提示为降低螺钉断裂的风险,经椎间孔腰椎间融合后路3种组合内固定均应严格限制旋转运动,尤其是关节突切除侧的旋转运动。     

腰椎行椎间孔入路椎间融合术固定的有限元分析

目的 利用有限元方法分析经单侧椎间孔入路腰椎间融合术治疗腰椎退行性病变的临床可行性。方法 基于正常人L3~5节段的CT扫描数据,利用Mimics、Pro/E、ANSYS软件分别建立L3~5正常生理状态有限元模型、L4/5左单侧椎弓根螺钉内固定加椎间融合器模型(单侧TLIF)、L4/5双侧椎弓根螺钉内固定加椎间融合器模型(双侧TLIF)。在L3上表面施加500 N的人体重力和10 N?m力矩,模拟人体直立、前屈、后伸、左侧弯和右旋5种生理活动,观察不同工况时椎体、椎间盘、螺钉及融合器上变形及应力分布情况,比较两种固定方法力学性能上的差异。结果 各种工况下单侧TLIF、双侧TLIF的L3~5节段变形量均较生理状态模型减少,单侧TLIF、双侧TLIF模型均在后伸运动时融合器的应力达到最大值,且单侧TLIF模型椎弓根螺钉上的应力峰值在各种工况中均明显高于双侧TLIF,后伸工况时应力峰值达到463.39 MPa。结论 单侧TLIF可作为腰椎退变性疾病的一种固定方法,但应力峰值均明显高于双侧TLIF模型,故系统稳定性差于双侧TLIF模型,提示患者在康复过程中应减少后伸运动,以免发生手术失效或螺钉断裂。     

寰椎后路椎弓根螺钉固定的解剖可行性研究

目的：探讨寰椎后路椎弓根螺钉固定的可行性。方法：利用50例干燥寰椎标本，电子游标卡尺测量其侧块中部、椎弓根以及后弓的宽度和高度。结果：寰椎侧块中部的宽度和高度分别是12．78mm和12．95mm；寰椎椎弓根的宽度和高度分别是8．57mm和5．83mm；椎动脉沟下方寰椎后弓的宽度为8．46mm，该部内侧1／3和外侧1／3的高度分别是3．88mm和4．25mm。结论：进行寰椎椎弓根螺钉固定是可行的，其决定因素是椎动脉沟处的寰椎后弓高度。     

TLIF术中最优化单侧螺钉植入和融合器放置的有限元分析

目的比较经单侧腰椎间孔椎体间融合(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)中不同轴向植入角度椎弓根螺钉和不同放置位置融合器的生物力学特性。方法建立正常L3~5有限元模型,在验证其有效性基础上,在L4~5节段模拟后路双侧TLIF和4种不同组合类型椎弓根螺钉植入和融合器放置的单侧TLIF有限元重构模型,即:小角度植入椎弓根螺钉+对侧放置融合器(模型A)、小角度植入椎弓根螺钉+同侧放置融合器(模型B)、大角度植入椎弓根螺钉+同侧放置融合器(模型C)、大角度植入椎弓根螺钉+对侧放置融合器(模型D),分别比较4种重构模型在各种生理应力下的活动范围(range of the motion,ROM)以及螺钉、融合器与L4下终板界面的最大Von Mises应力差异。结果 4种单侧TLIF重构模型在融合节段(L4~5)ROM均较正常模型显著下降,但仍高于双侧TLIF重构模型。4种单侧TLIF重构模型稳定性比较,模型C下降最多,其在屈伸、侧屈和扭转应力下ROM分别减少约为正常模型的50.7%、89.9%和90.3%。螺钉和融合器与L4下终板界面最大Von Mises应力比较,相对于其他3组模型,模型C除了在同侧侧屈和扭转外的大部分应力下承受较小的应力。结论在单侧TLIF重构模型中选择大角度植入椎弓根螺钉和同侧放置融合器能够获得最佳的生物力学稳定性,通过缩小与双侧TLIF模型稳定性差异以减少断钉或融合器下沉的风险,值得临床推广运用。     

TLIF后路不同的内固定方式生物力学特性的比较分析

目的　比较3种不同后路经腰椎间孔椎间融合（transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF）内固定方式的生物力学特性。 方法　建立正常L3~5有限元模型,在验证其有效性基础上模拟3种不同TLIF后路内固定方式即：单侧或双侧椎弓根螺钉内固定组（Model A和Model B）、单侧+对侧关节突螺钉固定组Model C。分别比较其在生理活动范围（Range of the motion, ROM）下模型的稳定性以及内植物的应力差异。 结果　对所有重构模型,在融合节段（L4~5）的ROM均显著下降,其中以Model B下降最多,屈伸活动减少达18.2%;内植物最大应力出现在Model C,左侧弯时达234.9 MPa;Model B的cage最大应力最小。 结论　后路双侧椎弓根螺钉固定能获得最佳稳定性,且能降低cage下沉及移位的风险;单侧+对侧关节突螺钉亦能提供较好良好的稳定。     

后路椎弓根螺钉系统治疗特发性腰椎侧凸的有限元分析

目的通过有限元计算与刚体动力学相结合的方法,模拟后路椎弓根螺钉系统治疗脊柱侧凸的矫形过程,研究矫形过程中的生物力学特性,探讨不同矫形策略对临床结果的影响,为脊柱侧凸的手术规划提供依据。方法通过病体腰椎CT切片进行三维几何重构,利用ANSYS有限元软件建立了右凸40o腰椎L1-L5和椎弓根螺钉器械的三维有限元模型,联合ADAMS刚体动力学软件模拟了矫形手术中的反旋转与回弹,得到了矫形全过程中植入物所受载荷以及脊椎的应力应变场。结果不同矫形手术过程中,植入器械承受的最大反力范围约为1961099N,椎骨的极少数单元应力超过强度极限120MPa。结论后路椎弓根螺钉系统矫正腰椎侧凸具有较好的治疗效果,脊椎骨性结构的应力水平整体较低。在满足矫形效果的前提下,临床上可考虑选择不同的矫形策略,以减少需植入螺钉的腰椎节段数量并提高手术质量。     

髋关节置换的三维有限元分析

目的本文建立股骨髋关节置换有限元模型，并进行了静力学模拟计算，寻求假体的材料属性对髋关节置换后产生的的影响。方法运用逆向工程与有限元的基本概念和理论，采用医学专用的建模软件mimics读取原始的股骨CT图片的dicom格式，完成股骨二维重建，然后根据股骨髓腔几何解剖状态应用CAD软件设计个性股骨假体。在ansys中对两个模型进行有限元装配，进行接触耦合分析!结果建立了精确的股骨模型和设计了个性假体。利用MIMICS基于灰度值进行赋材质，实现股骨有限元模型材料正确的非均匀及各向异性描述。成功模拟了三种假体材料置换后股骨的应力。结论三种材料中复合材料假体更接近人体生理环境，减弱了假体的应力遮挡，有利于力由假体传到到股骨上。为改进人工髋关节的设计、置换和提高人工髋关节寿命提供了一些有益的依据。研究结果表明这种假体设计和分析方法更为合理、可靠。     

基于三维重建技术及有限元分析的脊柱骨密度测量及其意义

目的探讨基于三维重建技术及有限元分析的测量骨密度的方法。方法以1具脊柱标本(C3～L5)进行高速CT薄层扫描,在Mimics中进行每个椎体的三维重建,在Ansys中进行体网格划分,在Mimics中赋予10、400种材料属性,输出至Ansys计算骨骼中每一种材料属性的体单元的体积,根据CT扫描的Hu值与骨密度的经验公式,计算标本质量及密度,对照组以电子天平测量(C3～L5)的质量。进行统计学处理。结果(1)对照组、10种及400种材料属性组C3～L5的密度值分别为0.62±0.09、0.5813±0.0806、0.5813±0.0805g/cm3;(2)单因素方差分析:对照组与赋予10、400种材料属性各试验组比较的P值均大于0.1,试验组组别之间P=0.997。结论(1)本试验方法可定量测量骨骼密度及其密质骨及松质骨密度值;(2)赋予骨骼10种材料属性即可达到测量要求;(3)本试验为骨密度与有限元分析的统一作初步准备。     

三维有限元分析角度基台对种植体骨界面应力分布的影响

目的采用三维有限元的方法,分析各种角度基台对种植体骨界面应力、应变分布的影响,为临床使用提供理论参考。方法采用CT薄层扫描,建立含种植体的下颌骨三维有限元模型。模拟咀嚼肌加载,用ALGOR软件分析直基台和10°、20°、30°角基台修复时,种植体骨界面应力、应变分布的不同。结果发用数值和图的形式显示综合应力、最大和最小主应变。直基台修复时,综合应力集中于种植体颈部骨皮质,种植体底部次之。随基台角度的增加,种植体骨界面综合应力、最大和最小主应变值均从集中于种植体颈部转移至底部。结论随基台角度的增加,种植体骨界面应力、应变均增大;30°角基台修复时,其应力、应变增大显著。     

原位及复位融合腰椎滑脱的三维有限元分析

背景：由于脊柱结构复杂,对复位或原位融合后融合的腰椎节段应力分布变化特点的精确生物力学分析一直是个难点。 目的：通过建立L₄/₅节段退变性滑脱原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合椎弓根钉内固定的三维有限元模型来比较腰椎滑脱原位融合和复位融合两种手术方式在各种载荷下的生物力学变化及其对腰椎稳定的影响。 方法：根据健康成年男性的下腰椎CT数据,利用mimics,Catia和Patran,Marc等软件建立起L₄/₅节段的三维有限元模型,利用此模型模拟退变性腰椎滑脱,在此基础上建立L₄/₅节段原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合内固定模型,分析两模型在各种载荷下的应力分布特点,并比较异同。 结果与结论：L₄/₅节段退变性滑脱原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合椎弓根钉内固定三维有限元模型在前屈后伸侧屈旋转负荷下,该节段各部结构,包括椎体,椎弓根钉内固定器和椎间融合器上的应力变化没有显著差异。两模型都显示椎间融合器和椎弓根螺钉内固定器上分布的应力最大。结果表明退变性腰椎滑脱,行原位椎间融合内固定和复位椎间融合内固定后,复位与否对该节段生物力学没有显著影响。     

脊柱侧凸三维有限元模型的建立及其意义

目的建立胸腰段脊柱侧凸的三维有限元模型。方法螺旋CT扫描脊柱侧凸患者T6椎体上缘至L1椎体下缘,所得图片经Photoshop处理后导入Simpleware软件,采用实体建模方法构建出每一椎体及椎间盘的实体模型,经过逆向工程软件Geomagic光滑、组装后导入有限元分析软件ABAQUS,进行网格划分建成脊柱侧凸的有限元模型。结果所建模型共划分了232315个单元,356830个节点,模型结构完整,单元划分精细,外观逼真,几何相似性好,能精确测量一定载荷下的应力和位移分布。结论本研究所建有限元模型有助于脊柱侧凸的生物力学研究,对于脊柱侧凸的治疗及个性化矫形支具的设计具有指导意义。     

椎间融合器与椎间植骨联用椎弓根钉内固定治疗腰椎滑脱症的比较性研究

目的 比较不同植骨方法治疗腰椎滑脱症的长期疗效改善率、植骨融合率和椎间隙高度恢复率.方法 2006年2月～2011年2月期间对40例腰椎滑脱症患者采用椎间融合器联用椎弓根钉内固定治疗病例,将其设为A组.同期40例采用植骨加椎弓根钉内固定术的病例设为B组进行比较,采用日本骨科学会(JOA)腰腿痛疗效标准(29分法),根据长期疗效改善率和影像学资料对结果进行统计学分析.结果 术后随访6～24个月,以末次随访时JOA评分长期疗效改善率,A组为(89.72±9.15)％,B组为(72.75±11.15)％.A组植骨融合率90％,椎间隙高度恢复率95％,B组植骨融合率80％,椎间隙高度恢复率70％,两组数据经t检(t=5.815,P＜0.05)有统计学差异.结论 椎间融合器联用椎弓根钉内固定治疗腰椎滑脱症疗效显著,长期疗效改善率和植骨融合率高,保持了椎间隙高度,增加椎体的稳定性,减少复发率.