人工颈椎间盘置换对下颈椎活动影响的三维有限元分析

建立人工椎间盘置入后下颈椎C_(3~7) 的三维模型,分析颈椎人工椎间盘置换后下颈椎运动情况.根据1例人工椎间盘置入患者术后6个月CT片,应用有限元方法建立其包含Bryan~(TM)人工颈椎间盘假体的下颈椎三维有限元模型,导入Ansys 9.0中,对椎体皮质骨、松质骨、椎间盘用三维十节点四面体结构实体单元进行网格划分后进行分析.对模型加载2 N·m的力矩,观察其在前屈/后伸、侧屈及旋转几种状态下的运动情况,了解其运动特性.通过与以往的研究结果比较,试验结果基本符合或趋势基本一致.结果提示,颈椎间盘置换后能基本保证下颈椎运动稳定性.     

Bryan颈椎人工椎间盘置换术21例临床护理

目的:探讨Bryan颈椎人工椎间盘置换术患者的围术期护理方法.方法:对21例行Bryan颈椎人工椎间盘置换术患者做好术前评估,心理护理.手术体位练习,指导气管推移训练和呼吸功能锻炼.术后做好颈部制动,密切观察呼吸,切口引流情况并给予循序渐进的康复训练指导.结果:患者平均术后住院时间为5d,平均术后颈围保护时间8.5d,18例在术后4周内恢复正常生活和工作,3例在术后4-8周恢复工作,未发生护理并发症.末次随访时,未见假体下沉和移位情况.近期效果显示疗效显著,患者满意度高.结论:Bryan颈椎人工椎间盘置换术的护理非常重要,特别是术前的心理护理、气管推移训练和呼吸功能锻炼以及术后神经功能的监测尤应注意.     

颈椎人工椎间盘前路置换术的手术配合

颈椎退变性椎间盘病以C3～C7间的单节段病变为多见,包括神经根型颈椎病和脊髓型颈椎病,以往采用颈椎间盘切除与椎间盘植骨融合术,但术后颈部要制动2个月,有时可形成假关节,而且扰乱了正常的力学传导,增加了相应节段应力,加速相邻节段椎间盘的退变[1].为了克服这些缺点,国外开展了颈椎人工椎间盘的研制与应用,开展了人工椎间盘髓核置换术的新术式.Bryan人工椎间盘假体采用钛合金外壳和聚氨酯髓核构成,既达到椎间盘切除减压和融合的效果,又防止相邻节段的椎间盘退变,利于骨长人,还可保持颈椎的生理活动范围,更符合人体生物力学的要求.2004年10月至2005年10月,本院为23例颈椎病患者实施了Bryan人工椎间盘假体前路置换术,手术均获成功.现将手术配合介绍如下.     

显微技术下前路多节段颈椎人工椎间盘置换术短期疗效观察

目的探讨显微镜下多节段颈椎人工椎间盘置换术的短期疗效,观察术后颈椎活动度及临床功能的变化,为多节段颈椎间盘突出症的外科治疗提供临床依据。方法因颈椎病(cervical spondylosis,CS)行显微镜下多节段颈椎人工椎间盘置换术患者,其中使用颈椎动态稳定器DCI 2例,使用Prestige-LP人工椎间盘3例。患者术前与术后6月均行颈椎正侧位、过伸过屈位X射线片、颈椎MRI检查,测量脊髓功能评分(JOA)和置换节段活动度(range of motion,ROM)。结果显微镜下微创手术未出现手术并发症,神经功能明显改善;术后6月颈椎运动范围与术前比较差异无统计学意义(P>0.05);所有患者的JOA评分较术前均有明显改善(P<0.05)。结论显微镜下手术创伤小,并发症少,多节段颈椎人工椎间盘置换术基本保留了颈椎的稳定性,具有良好的活动度,短期临床效果良好。     

人工椎间盘置换对腰椎小关节应力影响的三维有限元分析

背景:近年来随着对脊柱生物力学研究的深入,人工椎间盘被认为是治疗腰椎退行性变较理想的方法,但目前对人工腰椎间盘的生物力学研究还非常有限.目的:建立腰椎运动节段人工椎间盘置换的三维有限元模型并进行生物力学分析,观察人工椎间盘置换对腰椎小关节应力的影响.方法:在已建立的正常腰椎运动节段三维有限元模型的基础上去除L4～5椎间盘、上下终板的有限元单元,加入SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘的有限元模型,保留L4～5椎间隙的纤维环及相关韧带,形成L4～5运动节段人工椎间盘置换的三维有限元模型.对三维有限元模型在垂直压缩、前屈、后伸、侧弯等不同载荷下进行生物力学分析,记录小关节的应力,并与正常运动节段三维有限元模型相应部位的应力进行对比.结果与结论:生物力学分析结果显示,人工椎间盘置换后:①垂直压缩时上下椎体、双侧小关节内应力与正常节段相比差异无显著性意义(P > 0.01).②前屈、后伸时上下椎体前、后方及双侧小关节内应力与正常节段相比差异无显著性意义(P > 0.01).③侧弯时上下椎体左右两侧及双侧小关节内应力与正常节段相比差异无显著性意义(P > 0.01).提示人工腰椎间盘置换后小关节应力可保持在正常运动节段的水平,人工腰椎间盘置换可以达到腰椎生物力学性能重建的目的.     

人工颈椎间盘置换的生物力学系统评价

目的:评价人工颈椎间盘置换对颈椎运动范围及临近节段生物力学的影响.方法:以计算机检索方法检索中国期刊全文数据库中(CNKI:2005/2009)关于人工颈椎间盘置换治疗颈椎病的临床随访、对照实验,检索词为"人工颈椎间盘置换、生物力学".检索后对每项研究的资料结果进行提取、分析.结果:共有21项实验469例颈动脉狭窄患者符合纳入标准,分析结果显示人工颈椎间盘置换后脊髓功能JOA评分较置换前明显升高.置换节段稳定并部分恢复了颈椎正常的活动范围.而且与颈前路减压植骨融合术相比,人工颈椎间盘置换未增加临近节段的关节活动范围和应力负荷,阻止或降低了临近节段的退变及颈椎活动范围减小的发生率,随访时影像学均未见假体移位、脱落、下沉等并发症发生.结论:人工颈椎间盘置换使颈椎运动范围得到一定保持,颈椎稳定性好,置换后对邻近节段影响较小,阻止了相邻节段的退变加速,是颈椎病治疗方面一种具有良好发展前景的治疗方法.但Fh于其临床应用时间短,其潜在的异位骨化、假体下沉、脱出等问题题仍有待于长期临床观察.     

人工颈椎间盘置换的手术配合

人工颈椎间盘置换术是治疗颈椎间盘退行性疾患的一项新的手术方法，该方法改变了过去颈椎前路椎体融合内固定术后，颈椎僵直活动度差，其邻近节段的椎间盘负荷加大、加速退变的缺点。采用Bryan人工椎间盘假体（由外壳和聚氨酯髓核组成，上下终板接触面有钛微孔喷涂层构成）取代原有颈椎间盘，与传统的颈椎前路固定方法比较具有康复快，颈椎支具佩戴时间短，术后没有颈椎活动受限的优点。我院于2003年12月采用该方法行1～3节段颈椎间盘置换术治疗颈椎患者65例，都取得了较好的临床效果，现报道如下。     

新型人工腰椎间盘置换的三维有限元模型

背景：随着对腰椎生物力学研究的不断深入,相关非融合及动力内固定装置的不断完善和改进,以人工椎间盘置换为代表的脊柱非融合技术的出现给了脊柱外科医师新的选择,因此,设计合理的人工椎间盘显得尤为重要。目的：建立腰椎运动节段新型人工椎间盘置换的有限元模型,用于进一步的生物力学研究。方法：选取1名健康男性志愿者 L3-L4薄层 CT 扫描图像,结合人体解剖学数据,通过医学图像软件Mimics和工具软件 Geomagic Studio,应用逆向工程技术重建腰椎模型。结合硅胶人工椎间盘的三维模型,用有限元分析软件 ANSYS12.0转换成有限元模型。结果与结论：通过 CT 断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,成功建立腰椎运动节段的三维模型和人工椎间盘置换的有限元模型。该有限元模型共有691085个单元,1008913个节点,可以施加约束和载荷,用于脊柱生物力学及新型人工椎间盘的进一步研究。     

人工颈椎间盘置换术的手术配合与护理

目的 总结人工颈椎间盘置换手术的方法和手术护理要点.方法 对22例人工颈椎间盘置换手术患者进行术中护理.结果 顺利完成22例手术,人工椎间盘均顺利置入,未出现安放困难或位置不当的情况.术中术后未发生神经脊髓损伤、人工椎间盘松动、感染等并发症.术后症状缓解明显,治疗效果满意.结论 该手术顺利完成并取得满意效果的重要条件是术前充分准备,了解手术步骤,术中确保颈椎处于中立位,并且熟练掌握特殊器械的使用方法,严格无菌操作以预防术后感染.     

人工颈椎间盘置换术的手术配合与护理

目的 总结人工颈椎间盘置换手术的方法和手术护理要点.方法 对22例人工颈椎间盘置换手术患者进行术中护理.结果 顺利完成22例手术,人工椎间盘均顺利置入,未出现安放困难或位置不当的情况.术中术后未发生神经脊髓损伤、人工椎间盘松动、感染等并发症.术后症状缓解明显,治疗效果满意.结论 该手术顺利完成并取得满意效果的重要条件是术前充分准备,了解手术步骤,术中确保颈椎处于中立位,并且熟练掌握特殊器械的使用方法,严格无菌操作以预防术后感染.     

建立人工腰椎间盘植入腰椎运动节段有限元模型及其应力分析

背景目前临床所使用的人工椎间盘的结构、材料特性、生物学特性等与正常生理的椎间盘有着很大区别.目的通过三维有限元的方法观察分析人工腰椎间盘在腰椎运动节段中的应力传导作用.设计单一样本观察分析.单位中山大学附属第三院骨科、附属第二医院骨科及南方医科大学生物力学实验室.对象1例健康男性意外死亡的无任何脊柱疾患的脊柱标本及SBChariteⅢ型人工椎间盘建立起脊柱运动节段的人工椎间盘植入有限元模型.方法根据人工椎间盘的工业设计图,利用有限元软件MSC.MARK,建立人工腰椎间盘三维模型;取脊柱健康的腰椎运动节段尸体标本,用螺旋CT机对标本进行扫描,并把图像文件输入计算机保存,在ASC.MARK软件固有的三维坐标系中建立L4-5节段的几何模型.把L4-5运动节段模型中的椎间盘换成人工椎间盘,保持模型L5下终板固定,分别向标本施加4 Nm的前屈、后伸、侧弯及扭转力矩,最后计算人工椎间盘代表结点的受力大小并记录应力的分布.主要观察指标观察人工椎间盘前屈、后伸、压缩、侧屈、旋转运动状态的应力分布情况.结果建立了符合临床实际的人工腰椎间盘植入腰椎运动节段的有限元模型.人工椎间盘的应力分布特点为①在所有的运动状态中,滑动核及盖板的中心部位承受的应力最大,其次为滑动核在运动状态下偏向的部位.②滑动核及盖板上表面比各自的下表面承受其两三倍的应力.③所有的运动状态中,压缩状态下滑动核和盖板的中心部位承受的应力最大.结论建立人工腰椎间盘植入腰椎运动节段有限元模型,在形态、大小及运动特点均与实际的人工椎间盘的结构特点相符,以此进行人工椎间盘应力分布的实验是可行的.     

建立人工腰椎间盘植入腰椎运动节段有限元模型及其应力分析

背景：目前临床所使用的人工椎间盘的结构、材料特性、生物学特性等与正常生理的椎间盘有着很大区别。目的：通过三维有限元的方法观察分析人工腰椎间盘在腰椎运动节段中的应力传导作用。设计：单一样本观察分析。单位：中山大学附属第三院骨科、附属第二医院骨科及南方医科大学生物力学实验室。对象：1例健康男性意外死亡的无任何脊柱疾患的脊柱标本及SB ChariteⅢ型人工椎间盘建立起脊柱运动节段的人工椎间盘植入有限元模型。方法：根据人工椎间盘的工业设计图，利用有限元软件MSC.MARK，建立人工腰椎间盘三维模型；取脊柱健康的腰椎运动节段尸体标本，用螺旋CT机对标本进行扫描，并把图像文件输入计算机保存，在ASC．MARK软件固有的三维坐标系中建立L4-5节段的几何模型。把L4-5运动节段模型中的椎间盘换成人工椎间盘，保持模型L5下终板固定，分别向标本施加4Nm的前屈、后伸、侧弯及扭转力矩，最后计算人工椎间盘代表结点的受力大小并记录应力的分布。主要观察指标：观察人工椎间盘前屈、后伸、压缩、侧屈、旋转运动状态的应力分布情况。结果：建立了符合临床实际的人工腰椎间盘植入腰椎运动节段的有限元模型。人工椎间盘的应力分布特点为：①在所有的运动状态中，滑动核及盖板的中心部位承受的应力最大，其次为滑动核在运动状态下偏向的部位。②滑动核及盖板上表面比各自的下表面承受其两三倍的应力。③所有的运动状态中，压缩状态下滑动核和盖板的中心部位承受的应力最大。结论：建立人工腰椎间盘植入腰椎运动节段有限元模型，在形态、大小及运动特点均与实际的人工椎间盘的结构特点相符，以此进行人工椎间盘应力分布的实验是可行的。     

人工髓核置换三维有限元模型的建立

背景：目前人工髓核置换主要集中在临床使用及观察方面，尚缺乏更多力学实验数据的支持，需要可靠的物理模型或大量体外实验论证分析。目的：建立L4/L5节段人工髓核置换三维有限元模型，拟为生物力学实验研究提供标准数学模型。设计、时间及地点：观察性实验，于2006-07／11在南方医科大学珠江医院骨科中心完成。材料：健康志愿者及人工髓核置换患者各1名，进行64层螺旋CT扫描。扫描数据以Dicom3．0标准直接存储。根据国人实际情况，实验选用最常用PDN—SOLO-7型进行建模，PDN-SOLO-7型代表假体高度7．0mm，横径25mm，弹性模量为45MPa，泊松比为0．49，面接触摩擦系数为0.3MU。方法：在Mimics10．11软件建立L4，k运动节段及PDN-SOLO-7型人工髓核模型。模仿腰椎后路人工髓核置换，建立人工髓核置换三维有限元几何模型。各组件在ANSYS11．0转化成体单元网格。L4和L5体单元网格导回Mimics根据灰度值进行材质分配。余组件直接定义材料参数。在ANSYS用高级有限元装配技术，建立VL，节段人工髓核置换三维有限元模型。主要观察指标：观察人工髓核置换后有限元模型的模拟单元，节点及构成组件。结果：建立了人工髓核置换后三维几何和有限元模型。人工髓核置换模型分为92516个四面体单元，153963个节点，由L4、k、纤维环、上下终板、7条韧带和人工髓核13个组件构成，由三维10节点SOLID92固体单元模拟。结论：通过64层螺旋CT扫描获得腰椎精确几何数据，Mimics通过基于阈值算法及参数化建模提供精确模型，利用灰度值赋材质，建立高仿真脊柱节段及人工髓核置换有限元模型。     

人工腰椎间盘置换的有限元模型

背景:国内外已有学者将有限元分析用于脊柱的生物力学模拟,但对人工帷间盘置换前后腰椎生物力学系统的有限元模拟报道较少.目的:实验建立腰椎运动节段SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘置换的新型三维有限元模型,并在此基础上进行有限元分析.设计、时间及地点:观察性实验于2003-12/2004-08在中南大学湘雅医院骨科研究室完成.对象:选择1名健康成年男性志愿者作为模拟对象,对脊柱T12～S1节段进行层厚2 mm的连续扫描,共获得CT断层图像264幅,并对CT图像每隔15.进行三维重建,获取用于建立三维模型的相关数据.方法:将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过3DSMAX软件建模形成正常中国男性L4～5运动节段的三维模型.主要观察指标:结合SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘的三维模型,用有限元分析软件SAP2000转换成有限元模型.结果:成功建立了腰椎运动节段的三维模型和有限元模型.L4～5节段SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘置换的有限元模型总节点数为2542个,包括1924个Solid单元,592个Area单元,50个Link单元.结论:通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以建立腰椎人工椎间盘置换的有限元模型.     

全颈椎有限元模型的建立与验证

背景:有限元分析作为数值计算中的一种离散化方法,具有实验时间短、费用少、对身体无任何破坏、力学性能测试全面及可重复实验等突出优点.以往研究多将其集中应用于腰椎模型,由于颈椎解剖结构及损伤机制复杂,稳定性差等原因,颈椎有限元模型研究不多,并且研究只局限于单椎体和运动节段.目的:建立更为真实、有效的全颈椎三维有限元模型,用于临床生物力学研究.方法:对1名既往无颈椎病史健康男性志愿者的颈椎进行CT扫描成像,应用CAD造型软件Solid-Works2003、HyperMesh软件和ANSYS11.0软件,采用四面体网格划分方法,对颈椎周围组织赋予不同的材料特性,引入接触理论和非线性结构计算方法,建立全颈椎有限元模型.在所建模型上加载模拟脊柱的前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转6种工况下的生理活动,并与生物力学实验数据进行对比.结果与结论:所建模型共有97 705个节点,372 896个单元.所建立模型在前屈/后伸、左右侧弯、左右旋转6种方向的运动范围,理论分析结果与生物力学实测数据高度一致.证实建立的全颈椎三维有限元模型细腻有效,具有良好的生物逼真度,可应用于临床生物力学分析.     

颈椎人工椎间盘置换术的护理配合

颈椎病是一种中老年常见的疾病,该病可严重影响病人的生活质量,病情严重者可导致四肢瘫痪.颈椎退变性椎间盘病以单节段病变多见,包括神经根型颈椎病和脊髓型颈椎病,以往传统的手术方法是进行颈椎前路椎间盘切除与椎间盘植骨融合术[1].但随着新材料的研制和新技术的不断出现,人工椎间盘置换术治疗颈椎病技术也逐渐被专家引导进入了一个新时代,此项技术在维持病变节段椎间盘活动度的同时,可避免邻近节段的正常压力,治疗效果佳.其手术过程的熟练配合是手术成功的关键,我院自2008年5月-10月对11例颈椎病病人实施了前路椎间盘切除、Prodisc-C颈椎人工椎间盘置换术,疗效满意,现将手术配合体会介绍如下.     

腰椎运动节段流固耦合有限元模型的建立与验证

背景:传统的脊柱生物力学体外实验难以取得椎间盘液体相关的力学性能数据,国外可见多孔弹性有限元模型用于腰椎的固液二相性的研究,然而国内罕见相关报道.目的:利用ANSYS12.1有限元分析软件,建立腰椎运动节段流固耦合有限元模型,旨在推动有限元分析技术在脊柱生物力学方面的广泛应用.方法:对1名健康男性志愿者进行L4～5运动节段的螺旋CT扫描成像,利用医学图像处理软件Mimics10.01对其进行预处理,再利用逆向工程软件Geomagic9 0对模型进行NURBS曲面重构,然后导入有限元软件ANSYS12.1重建椎体皮质骨、松质骨、纤维环和髓核等结构,最后通过划分网格、定义材料属性、定义接触、加载求解等操作建立了腰椎运动节段流固耦合三维有限元模型,并将椎间盘高度随时间变化的数据与文献数据进行比较,以验证模型的有效性.结果与结论:建立了L4～5运动节段的流固耦合有限元模型,模型的总节点数210 718个,总单元数85 973个.将本模型所测得的椎间盘高度数据与文献数据进行比较,结果基本一致.腰椎流固耦合有限元模型更加符合人体的生物力学特点.     

13例人工颈椎间盘置换术患者手术前后的护理

人工颈椎间盘置换术是一种治疗颈椎病的新技术.报告了13例(17个节段)人工颈椎间盘(Bryan disc)置换术患者手术前后的护理.术前主要介绍人工颈椎间盘的知识,并进行体位练习和健康指导;术后指导患者克服恐惧心理,早期进行康复锻炼,讲授出院后注意事项.本组术后1d下床,JOA评分由术前7～12分上升至术后13～16分,Odom评级8优,5例良,未发生护理并发症.认为手术前后给予正确的指导和护理,有利于患者术后早期功能锻炼,减少颈托制动时间,保证手术疗效.