腰部推拿手法生物力学和有限元比较研究

目的：应用生物力学方法和三维有限元模型，模拟不同腰部推拿手法，比较其腰椎内部结构的变化。方法：标本固定于生物力学材料实验机（MTS）应用计算机定量控制，同时使用ABAQUS6.1有限元软件建立腰椎L4-5有限元模型，分别模拟斜板手法、坐位旋转和牵扳手法。结果：生物力学模型显示斜扳手法和坐位旋转手法髓核内压力明显升高，牵扳手法髓核内压力降低或轻度升高；神经根与椎间盘之间有一位移；腰椎小关切内应力低于关节内骨折的限度。有限元模型模拟手法作用时，椎间盘的髓压力在坐位旋转最大；牵扳手法最小且为负值。3种手法作用时，小关节合力均无明显差别。斜扳手法和坐位旋转手法外层纤维环应力最大，牵扳手法内层纤维环应力最大，3种手法均可造成椎间盘的后外侧与神经根之间有一位移。结论：模拟手法作用时椎间盘与相邻神经根之间有一相对位移，这可能是其治疗机制，有的手法作用时髓核内压升高，应注意其安全性。同时应用三维有限元模型可以很好的模拟各种腰部推拿手法，并得到与生物力学实验基本一致的结果。     

颈枕部三维非线性有限元模型的有效性验证

背景：人体组织属性主要表现为非线性,颈枕部的生物力学特点更易受软组织材料属性变化的影响,因此建立非线性有限元模型与人体真实属性更接近. 目的：构建正常成人颈枕部三维非线性有限元模型并验证其有效性. 方法：利用MarConi MX8000多层螺旋CT对健康成人进行颅底-C3段扫描,获取二维图像.直接读入Dicom格式原始图像,图像分割,数据光顺,三维重建后生成颅底-C3节段脊柱三维实体模型;将此模型导入ScanFE模块,进行体网格划分;在ANSYS 10.0软件中直接导入以上三维模型,构建颅底-C3段内韧带单元,模拟韧带力-位移曲线,建立完成颅底-C3段的三维非线性有限元模型.垂直向下方向施加40 N预载荷,1.5 N？m力矩模拟前屈、后伸、侧屈及旋转运动,对比分析实验结果,判断模型应力分布与临床相符度. 结果与结论：构建的三维非线性有限元模型包括663551个单元,178247个节点.施加预载荷及1.5 N？m力矩后,寰枕关节运动范围为前屈13.3°、后伸11.9°、侧屈4.3°、旋转8.7°;寰枢关节运动范围为前屈15.5°、后伸12.6°,侧屈6.4°、旋转30.8°,与尸体标本实验结果相符.从整个模型的纵向应力分布看,在任何相对位置状态下,枢椎齿状突后方的应力均较高,后伸位时应力增高区域加大.上颈椎的应力主要集中于椎管周围,寰椎侧块两端及枢椎横突的应力则较小.对比研究发现,在不同相对工况下前屈、后伸、侧屈、旋转时C2-C3小关节应力均大于钩椎关节,颈枕部三维非线性有限元模型的应力分布特点符合临床实际情况.结果提示应用多层螺旋CT扫描得到的二维图像及simple ware、Ansys10.0软件,建立的颈枕部三维非线性有限元模型符合人体真实的运动规律,可以很好地模拟颈枕部的生物力学特性.     

三种前屈角度下坐位旋转手法对腰椎间盘作用的有限元分析

目的探讨不同前屈状态下坐位腰椎旋转手法对椎间盘的影响。方法使用腰椎CT片,以Mimics软件系统逐层重建,建立L4-5的三维有限元模型。根据手法原理,将坐位腰椎旋转手法进行分解,在6°、9°、12°三种腰椎前屈角度下,把各项力学参数代入有限元模型进行计算分析。结果①对于正常腰椎,椎间盘左侧后缘的应力随着腰椎前屈角度增大而增大,前屈角度的变化对位移的影响相对较小,椎间盘无明显向后突出。②对于退变腰椎,椎间盘右侧后缘的应力和位移均随着腰椎前屈角度增大而增大,12°状态下椎间盘右侧后缘明显向后突出。结论①该手法不会造成椎间盘损伤。②向健侧旋转优于向患侧旋转。③腰椎椎管狭窄患者不宜使用本手法。④手法时,前屈角度不宜太大。     

腰椎间盘摘除三维有限元模型的生物力学分析

目的：建立腰椎运动节段椎间盘摘除的三维有限元模型，分析椎间盘摘除后腰椎生物力学的改变。 方法：实验于2003-12／2004-08在中南大学湘雅医院骨科研究室完成。以1名健康男性志愿者作为模拟对象，对其脊柱T12～S1节段进行层厚2mm的连续扫描，共获得CT断层图像264幅，并对CT图像每隔15&;#176;进行三维重建。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k运动节段的三维模型，用有限元分析软件转换成有限元模型。在此模型上去除L4-5椎间盘右后侧1／4的纤维环中部全层及约1／4的髓核，以模拟腰椎间盘摘除手术。分别在椎体、椎间盘及小关节选取节点进行计算。 结果：①2000N垂直压缩载荷下椎间盘摘除后运动节段应力与正常运动节段的比较：与正常运动节段比较，垂直压缩时上下椎体、纤维环及髓核右后方压力均升高；其余部分压力降低；双侧小关节内压力升高（P均〈0．01）。②10N&;#183;m前屈载荷下椎间盘摘除后运动节段应力与正常运动节段的比较：与正常运动节段比较，前屈时上下椎体、髓核左前方压力均升高；纤维环前方压力、后方张力均升高；双侧小关节内压力降低（P均〈0．01）。③10N&;#183;m后伸载荷下椎间盘摘除后运动节段应力与正常运动节段的比较：与正常运动节段比较，后伸时上下椎体、纤维环前方张力、后方压力均升高；髓核前方压力降低，后方压力升高；双侧小关节内压力升高（P均〈O．01）。④10N&;#183;m侧弯载荷下椎间盘摘除后运动节段应力与正常运动节段的比较：与正常运动节段比较，侧弯时上下椎体、纤维环、髓核右侧压力均升高，左侧压力降低；右侧小关节内压力升高，左侧小关节承受的张力改变为压力（P均〈0．01）。 结论：成功建立了L4-5腰椎运动节段椎间盘摘除的新型三维有限元模型，应力分析证实腰椎间盘摘除改变了腰椎运动节段正常的承载方式，小关节等部位存在较高的应力，提示这可能是术后邻近部位发生继发性退行性变的原因。     

不同体位下颈椎旋转手法对颈椎间盘位移和内在应力的影响

目的利用三维有限元模拟颈椎在前屈、中立、后伸三种体位下行颈椎旋转手法,探讨该手法在不同体位下对颈椎间盘位移和内在应力的影响。方法 2016年11月对1例25岁健康成年女性志愿者的颈椎进行CT扫描成像,应用Mimics 10.01、Geomagic Studio、Solidworks 14.0等软件建立颈椎C5-6实体CAD模型,然后将模型导入Ansys Workbench 14.5软件进行有效性验证及手法模拟。在颈椎前屈、中立、后伸三种体位下进行手法分解,把各项力学参数代入三维有限元模型进行计算分析。即时显示手法作用时颈椎间盘的位移和内在应力的变化。结果在三种体位下,纤维环旋转对侧的后部均出现向前回缩变形,前屈位最大,中立位次之,后伸位最小;纤维环旋转侧的后部均出现向后膨出变形,前屈位最小,中立位次之,后伸位最大;椎间盘内在应力在三种体位下分别集中于旋转对侧后部、旋转对侧和旋转侧后部,其中前屈位最大,后伸位次之,中立位最小。结论从椎间盘安全性角度出发,颈椎旋转手法治疗神经根型颈椎病时,建议向健侧旋转,体位首选中立位,若疗效欠佳再考虑使用前屈位。颈椎管狭窄的患者不宜使用颈椎旋转手法治疗。     

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＋s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Mimicsll．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500N惦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一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。     

不同体位下颈椎拔伸旋转手法治疗神经根型颈椎病的疗效对比研究

摘要 目的：观察患者颈椎处于前屈、中立、后伸3种不同体位下拔伸旋转手法治疗神经根型颈椎病的临床疗效。 方法：将240例神经根型颈椎病患者随机分成3组,均采用坐位拔伸旋转手法治疗。前屈位组、中立位组、后伸位组患者各80例,手法治疗时患者颈椎依次处于前屈位、中立位及后伸位。观察3组临床疗效、治疗前后总积分、主观感觉积分,体征积分和颈部残障指数（NDI）评分。 结果：3组间总有效率、总积分、主观感觉和客观体征比较差异均存在显著性,后伸位组优于中立位组和前屈位组（P<0.01）;治疗后NDI评分后伸位组（0.192±0.091）低于中立位组（0.221±0.071）和前屈位组（0.251±0.065）（P=0.000）。 结论：在施行颈椎旋转拔伸手法治疗神经根型颈椎病时,20°范围内,患者后伸位的临床疗效优于中立位和前屈位。     

推拿手法对腰椎髓核内压影响的实验研究

目的：比较临床上几种常用的腰部推拿手法对腰椎髓核内压力的影响。方法：用生物材料实验机对新鲜尸体腰椎标本施以计算机定量模拟的不同手法,观察髓核内压力变化情况。结果：模拟斜扳手法和坐位旋转手法,椎间盘髓核内压力均升高,模拟牵扳手法髓核内压下降,结论：牵手法治疗腰椎间盘突出症时较为安全。     

三维有限元腰椎节段模型上模拟拨伸按压手法的生物力学分析

背景:应用计算机技术和有限元法对传统中医推拿手法进行研究,给传统的中医推拿手法研究注入了活力.目的:分析手法治疗腰椎间盘突出症的机制,探求符合生物力学的治疗手法,明确手法治疗腰椎疾患的安全范围.方法:选择成年无腰椎疾患的男性志愿者,年龄28岁,身高170 cm,体质量60 kg.采用CT对L3～S1进行扫描,利用ADINA5.0构件软件,并赋予不同组织不同的材料属性,建立腰椎有限元模型,设定腰椎水平位、后伸10°位、前屈30°位状态,加载拔伸按压载荷,观察腰椎间盘、髓核和纤维环的受力改变情况.结果与结论:在拔伸按压状态下,腰椎前屈30°椎间盘组织的位移应变和应力变化最明显,提示在设定的条件下手法治疗腰椎疾患是安全的.     

以有限元法比较前路腰椎间融合后路关节突关节螺钉/椎弓根螺钉的固定应力

背景:对腰椎前路腰椎间融合后辅助固定的各种关节突关节螺钉的生物力学安全性存在普遍担忧,限制其临床应用,未见文献报道与椎弓根螺钉固定的比较研究.目的:建立L4～5椎前路椎间融合后路分别用双侧椎弓根螺钉、经椎板关节突螺钉及经关节突椎弓根螺钉固定的三维有限元模型,施加相同的负荷和转矩,比较分析3种螺钉和椎间融合器的应力状况.设计、时间及地点:对比观察,于2008-02/2009-01在南方医科大学珠江医院骨科实验室完成.材料:PHILIPS Brilliance64排螺旋CT扫描仪,数据输出DICOM 3.0 格式;Mimics 11.1软件;Simpleware3.1软件;Abaqus6.8软件;Photoshop 7.0软件;DEPUY AcroMed皮质骨螺钉和Zimmer椎间融合器;GSS椎弓根螺钉系统.方法:建立L4～5椎前路椎间融合后路分别用双侧椎弓根螺钉、经椎板关节突螺钉及经关节突椎弓根螺钉固定的三维有限元模型.对3种螺钉固定的有限元模型施加500 N/6 N·m载荷模拟前曲、后伸、左侧弯、左旋运动,用Abaqus 6.8软件比较分析3种螺钉和椎间融合器的应力变化和分布特点.主要观察指标:应力峰值,应力集中区云图.结果:在500 N/6 N·m载荷下,椎弓根螺钉在屈、伸时的应力较两种关节突关节螺钉固定应力小,在侧弯和轴向旋转时较大;两种关节突关节螺钉应力特点相似.在椎弓根螺钉坚强固定时,椎间融合器有应力遮挡现象.结论:在较小的转矩下,前路腰椎间融合后两种关节突关节螺钉固定的安全性和椎弓根螺钉固定相近.使用关节突关节螺钉固定,除减少创伤、节约成本等优点外,还可减少对椎间融合器的应力遮挡效应.     

腰椎柔韧性及关节突关节退变程度对腰椎植入物内固定效果的影响

背景:许多腰椎退行性疾病患者内固定后影像学显示获得了充分的神经减压和良好的内固定植骨融合,却残留或出现顽固下腰痛,疗效并不满意,因此可能还存在许多其他因素影响着疗效.目的:分析腰椎柔韧性及关节突关节退变程度对腰椎植入物内固定疗效的影响.方法:随访120例行腰4,5单节段内固定患者,内固定前测量前屈、后伸位腰椎前凸角度的变化作为腰椎柔韧性指标,测量腰3,4关节突关节角,并进行退变程度分级,内固定前和内固定后1年对患者进行Oswestry评分,计算改善率.分析腰椎柔韧性及关节突关节退变对内固定后症状改善率的影响.结果与结论:腰椎柔韧性与内固定后症状改善率呈正相关.关节突关节退变严重组症状改善率差,关节突关节角不对称组症状改善率较差.因此腰椎柔韧性、关节突关节角对称性和关节突关节退变程度是影响腰椎内固定后疗效的重要因素.     

腰椎侧弯患者关节突关节形态及其临床意义

目的：研究下腰痛患者关节突关节形态与腰椎侧弯的关系。方法：37例腰椎侧弯的下腰痛患者，通过X线摄片和CT轴向扫描，测量L3／4、LA／5、L5／S1关节突关节形态。26例正常者作为对照。结果：在腰椎侧弯患者中L4／5节段关节突关节不对称为72％，L5／S1节段为49％。结论：腰椎侧弯与关节突关节不对称有关，可能是侧方不稳、滑脱的原因。     

Morphologic Evaluation of Cervical and Lumbar Facet Joints: Intra‐Articular Facet Block Considerations

Study Design: Needle orientations for lumbar and cervical facet injection were measured in cadavers and compared with facet angles measured on magnetic resonance images (MRIs). Objectives: To establish facet orientation relative to clinical procedures of a facet joint block in the cervical and lumbar spine. Methods: Needle orientation angles were measured from 20 unembalmed human cadaveric specimens (13 cervical and 7 lumbar). Spinal needles were inserted into the midpoints of the facet joint spaces from C3 to C7 and L1 to L5. Needle trajectories were measured with an optical tracking system. For comparison, facet angles from 100 clinical MRIs of lumbar spines were also measured. Facet orientations on MRIs were measured at their intersection with the transverse plane, and angles were quantified using image analysis software. Results: Typical angles for insertion of the needle into the cervical facets were oriented closer to the coronal plane, whereas insertion angles for lumbar needles were oriented closer to the sagittal plane. Relative to the sagittal plane, the mean cervical angle was 72 degrees and the mean lumbar angle was 33 degrees. The insertion points of the cervical facets were a mean of 29 mm from the midsagittal plane compared with a mean of 22 mm for the lumbar facets. MRI‐based facet joint angles correlated poorly with actual injection angles, which were overestimated 5 to 23 degrees, depending on the lumbar level. Conclusions: Knowledge of the quantitative anatomy of the facets may help improve clinical diagnosis and treatment. These data also may aid in constructing more realistic computer simulations.     

多排螺旋CT对成人腰椎小关节病的诊断价值

目的:探讨多排螺旋CT对成人腰椎小关节病的诊断价值及临床意义.方法:回顾性分析临床及影像资料齐全的71例腰椎小关节病,对发病的腰椎小关节形态、病变数目、椎间盘形态及密度等指标进行了观察.结果:所有病例均有多排螺旋CT检查,其中52例同时有X线检查.腰椎小关节病的多排螺旋CT表现关节突增生肥大56例,小关节间隙变窄49例,32例关节面凹凸不平并伴有骨性关节面下小的囊性变.18例腰椎小关节内出现真空征象,12例关节脱位或半脱位,7例椎小关节囊钙化,表现为小关节间隙内或外侧缘出现新月形钙化.同时合并椎问盘膨出25例,椎间盘突出37例.在52例X线片中,23例椎小关节模糊,间隙狭窄,同时伴有骨质增生硬化,29例未发现确切的异常征象.结论:X线对腰椎小关节病的诊断仅限于对关节面骨质及关节间隙宽窄度的评价,而多排螺旋CT是诊断成人腰椎小关节病的首选方法,它能清楚地鉴别椎小关节病和椎间盘病变.     

腰椎小关节不对称与小关节综合征关系CT研究

目的：本文对84例临床诊断为腰椎小关节综合征病例的临床、CT资料进行了回顾性分析。CT能够清晰地显示椎小关节增生肥大、骨赘形成、关节间隙狭窄、关节对合不良、关节面改变、关节面倾角异常等椎小关节病变,特别能发现小关节的不对称现象及其并存症;探讨了腰椎小关节综合征与小关节不对称的相关机理,提出小关节不对称是引起本征的重要原因之一。CT对小关节不对称发现及本征的诊断和临床治疗具有重要价值。     

腰椎小关节病的CT检查和表现

目的 对腰椎小关节病ＣＴ表现作出归纳,提高对此病作为腰腿痛的重要病因的认识。方法连续２００例腰腿痛患,主要作了腰椎Ｌ４－５和Ｌ５－Ｓ１的小关节ＣＴ平扫,并运用骨窗和软组织窗对图像进行分析和测量。结果 有１３５例（占６７．５％）患表现为不同节段的腰椎小关节病,ＣＴ表现为：骨赘形成;小关节突增生肥大;关节间隙变窄;关节真空现象以及关节囊的钙化等。腰椎小关节病常伴有其它腰椎疾病。讨论 腰椎小关节病是     

腰椎小关节不对称与椎间盘及小关节退变的关系

背景：腰椎小关节不对称与椎间盘退变程度之间的关系一直存在争议,并且国内在下腰痛患者中对小关节不对称与小关节退变程度之间关系的研究较少.目的：调查分析腰椎小关节不对称在腰椎间盘退变与小关节退变过程中的作用.方法：测量312例下腰痛患者共936个脊柱功能单位的小关节角度差值,差值〈7°定义为小关节对称,差值≥7°定义为小关节不对称.对936个脊柱节段的椎间盘退变程度及小关节退变程度进行分级.结果与结论：①小关节是否对称在年龄及性别上差异无显著性（P 〉 0.05）.②小关节不对称与椎间盘退变程度之间无显著关联（P 〉 0.05）.③在L4～L5节段小关节不对称组比小关节对称组的小关节退变程度更重（P 〈 0.01）.提示小关节不对称与椎间盘退变无明显影响,但在腰椎活动度最大的L4～L5节段,小关节不对称可能会引起小关节的退变.     

腰椎关节突关节不对称的研究进展

由腰椎关节突关节病变引起的脊柱疾病发病率正逐年上升,其中腰椎关节突关节不对称（LFT）与腰椎关节突关节骨性关节炎、腰椎间盘退行性变、退变性腰椎滑脱、脊柱侧凸等疾病相关。近年来,LFT对脊柱退变过程的影响已被广泛研究,这将对各类脊柱疾病的预防与诊疗起到重要的指导作用。因此,本文就LFT的研究现状作一综述。     

腰椎牵引三维有限元模型分析

目的 :研究腰椎牵引条件下三维有限元分析。方法 :使用Abaqus 6 .1有限元软件建立有限元模型。平卧位腰椎的轴向荷载为 1 50N ,垂直位轴向荷载为 40 0N。牵引力作用于腰椎设定为 40 0N。结果 :牵引下髓核内压力下降 ;牵引下可将垂直位小关节应力解除 ;牵引下纤维环应力增加 ;椎间盘后外侧边缘和中点均有位移。结论 :三维有限元分析可以用于研究腰椎牵引的研究 ,以验证生物力学的研究结果并弥补其不足