Lenke 1型青少年特发性脊柱侧凸与正常脊柱有限元模型建立与分析

目的:建立青少年正常与Lenke 1型侧凸脊柱三维模型,利用有限元方法分析脊柱受力情况,观察并分析侧凸脊柱生物力学分布规律,用于评估脊柱侧凸的潜在发生机制.方法:收集内蒙古地区青少年正常胸腰CT资料,选择13岁正常青少年和15岁脊柱侧凸(胸主弯,Lenke 1型)青少年各一例,利用Mimics及Ansys软件分别对脊柱...     

青少年特发性脊柱侧凸腰主弯患者腰椎-骨盆的生物力学分析

文题释义： 青少年特发性脊柱侧凸：为脊柱三维平面上的畸形,会导致青少年脊柱结构发生明显的改变,结构的改变会导致椎骨及椎间盘应力发生相应的改变,且腰椎、骨盆在人体中的力学作用极为重要,青少年时期为人体脊柱生长发育的高峰期,脊柱结构及应力的改变在该时期的进展尤为明显。 背景：青少年特发性脊柱侧凸导致脊柱结构和应力发生改变,腰椎在脊柱中承受的载荷最大,骨盆也起着传导重力的作用,故青少年特发性脊柱侧凸腰主弯患者腰椎骨盆的生物力学分析尤为重要。 目的：建立青少年特发性脊柱侧凸腰主弯腰椎-骨盆三维数字化模型并进行有限元分析。 方法：根据1例13岁女性特发性脊柱侧凸腰主弯患者的腰椎-骨盆CT薄层数据,应用Mimics 15.0软件重建三维数字化模型,以Pro/E 5.0软件建立初步几何模型并导入Hypermesh 13.0进行网格划分,最终通过Abaqus 6.14软件对该模型进行有限元分析。分析有限元模型在6种载荷条件下的位移、应力变化及该模型各椎体及椎间盘的应力变化。患者家属对试验方案知情同意,且得到医院伦理委员会批准。 结果与结论：①建立了青少年特发性脊柱侧凸腰主弯患者的腰椎-骨盆的三维有限元模型;②模型在6种载荷条件下,L₁椎体上部在左、右侧屈时位移变化最大,骶骨下端在前屈时位移最大;③椎间盘右缘在右侧屈运动条件下所受应力最大;前屈位时,腰椎间盘所受应力为前缘最大,左缘所受应力最小;后伸位时后缘所受应力最大,而右缘所受应力最小;侧屈位及旋转位时,右缘所受应力最大,前缘所受应力最小;④L₅在6种运动中应力均最大,其中应力集中于上下关节突及椎弓根,尤其以右侧最为集中;⑤提示青少年特发性脊柱侧凸不同载荷会引起椎体或椎间盘不同位置受力及位移有相应变化,研究结果对脊柱侧凸的治疗和预防具有重要意义。 ORCID: 0000-0001-5810-6674(张聪) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

Lenke 1型和Lenke 5型青少年特发性脊柱侧弯的足底压力特征

目的 分析Lenke 1型和Lenke 5型青少年特发性脊柱侧弯(AIS)患者足底压力特征。方法 选择连云港市第一人民医院就诊的20例AIS患者作为侧弯组,其中男性6例,女性14例;年龄10～18岁,平均年龄13.60岁;体质量32.70～71.80 kg,平均体质量51.86 kg;身高141.00～174.00 cm,平均身高159.60 cm;身体质量指数(BMI)14.90～24.30 kg/m²,平均BMI 20.22 kg/m²; Lenke 1型7例,Lenke 5型13例;左侧弯14例,右侧弯6例。选择同时期的20健康人作为对照组,其中男性7例,女性13例;年龄10～18岁,平均年龄14.45岁;体质量45.00～66.80 kg,平均体质量53.94 kg;身高155.00～173.00 cm,平均身高162.30 cm;BMI 16.90～25.40 kg/m²,平均BMI 20.48 kg/m²。分别测量AIS患者凹、凸侧和健康人足部峰值压力(PP)、平均压力(MP)、总压力(...     

退变性脊柱侧凸骨盆腰椎匹配值与疗效的相关性

背景:退变性脊柱侧凸患者脊柱骨盆矢状位参数与临床疗效密切相关,SCHWAB教授曾提出腰椎前凸角=骨盆入射角±9° 的标准,但统计学显示国内人群骨盆入射角值较欧美人群小,应用此公式对国内患者进行腰椎前凸矫正存在争议.目的:评估退变性脊柱侧凸患者脊柱后路椎弓根螺钉内固定术后骨盆腰椎匹配值与临床疗效的相关性,探索合适的腰椎骨...     

不同体位对青少年特发性脊柱侧凸的腰椎前凸改变的影响

目的观察单胸弯青少年特发性脊柱侧凸（T—AIS）患者和单腰弯AIS（L—AIS）患者的腰椎前凸（LL）在平卧位下的改变,量化评估平卧位对LL的影响,并评估站立位冠状面腰弯是否影响平卧位LL的变化趋势。方法回顾性分析2010年1月—2012年12月南京大学医学院附属鼓楼医院行手术治疗的女性AIS患者的临床资料,其中T—AIS50例,L—AIS44例。T—AIS患者的平均年龄为（14．95±2．82）岁,术前平均Cobb角为47．19°±10．43°;L—AIS患者的平均年龄（15．22±2．28）岁,术前平均Cobb角为48．12°±9．29°,两组患者的年龄及Cobb角的差异均无统计学意义（t=0．506、P=0．614及t=0．439、P=0．661）。脊柱侧凸患者存在支具治疗史,神经肌源性疾病、内分泌紊乱、骨骼发育不良、神经系统异常、结缔组织病或智力异常均被排除。所有患者均在术前摄站立位全脊柱侧位X线片及平卧位腰椎侧位X线片。在站立位及平卧位侧位X线片上测量LL。采用Pearson相关性分析分别分析T—AIS和L—AIS患者站立位和平卧位LL的相关性;分别对T—AIS和L—AIS患者站立位和平卧位LL的差值（△LL）进行一般统计学分析,并使用独立样本t检验评估两组患者站立位LL、平卧位LL及ALL之间的差异。以P〈0．05为差异有统计学意义。结果T—AIS患者的站立位LL为50．49°±8．73°,显著大于平卧位状态下的40．79°±9．89°（t=5．199,P〈0．01）;L—AIS患者的站立位LL（51．95°±13．49°）和平卧位LL（36．37°±11．82°）的差异有统计学意义（t=5．762,P〈0．01）。虽然两组患者问站立位LL的差异（t’=-0．614）和平卧位LL（t=1．974）的差异均无统计学意义（P值均〉0．05）,但是L-AIS患者的ALL（9．70°±9．34°）大于T—AIS患者的ALL（15．58°±12．42°）,差异有统计学意义（t=2．613,P=0．011）。Person相关性分析显示,T—AIS和L?     

青少年特发性脊柱侧凸有限元模型的建立及其意义

本研究的目的是建立青少年特发性脊柱侧凸（AIS）患者脊柱的三维有限元模型，用于进一步研究AIS的支具治疗、手术治疗、病因和病理等领域的生物力学。为此，我们采用螺旋CT扫描AIS患者的T1上缘至骶尾骨末端，获得图像的DICOM格式文件，用Dieomworks软件将其转化为BMP格式的图像，经GETL＇T软件处理，获得点云的T）（T格式文件后，转入IMAGEWARE软件，将各层的点云连线后，输出保存为IGS文件格式，再转入通用有限元分析ANSYS8．0软件，利用软件的前处理工具进行蒙面，建立三维立体几何模型，继而赋予材料物理属性，进行网格划分，建成了三维有限元分析模型。结果显示所建模型外观逼真，与该AIS患者的脊柱几何形态相似性好。我们认为通过CT扫描获得准确的AIS患者脊柱的几何构型数据，并在此基础上可以建立高仿真个体化侧凸脊柱的有限元模型。     

支具治疗青少年特发性脊柱侧凸的临床随访

目的 评价支具治疗青少年特发性脊柱侧凸的临床疗效，分析影响疗效的相关因素，并探讨支具治疗的适应证。方法 对79例接受支具治疗的青少年特发性脊柱侧凸患者进行随访，记录患者的Cobb角，侧凸类型，女性患者初潮与否，坐高，站高，Risser征，顶锥旋转度等。结果 随访12～60个月，平均23．9个月。末次随访时21例（26．6％）畸形明显进展，40例（50．6％）畸形维持或稍进展，18例（22．8％）畸形改善。初诊时原发弯Cobb角〉45。组侧凸进展率较Cobb角≤35。组高，侧凸改善率较Cobb角≤35。组低（P〈0．05）；顶锥旋转度Ⅲ。以上组侧凸进展率较0～Ⅱ°组高，侧凸改善率较0～Ⅱ°组低（P〈0．05）．侧凸类型、Risser征等参数不同的患者畸形进展和改善的比率均存在不同程度的差别，但差异不具有显著性（P〉0．05）。结论 矫形支具能够有效控制或改善轻、中度特发性脊柱侧凸畸形。单独借助Risser征预测侧凸畸形变化趋势并不可靠。初始Cobb角〉45°，顶锥旋转度在Ⅲ°以上的患者，如果支具治疗的效果不佳，应考虑尽早于术矫形。图4表1参10。     

青少年特发性侧凸脊柱的动态特性

目的基于人体脊柱侧凸CT图像建立胸椎至骶椎T1～S三维有限元模型,并研究模型的动力学特性。方法采用轴向压缩和剪切加载方式验证所建立的侧凸脊柱模型,验证结果与前人实验数据非常吻合。利用有限元软件ABAQUS对侧凸脊柱进行模态和稳态分析,并提取稳态分析在5、10Hz振动频率下模型的动态响应。结果模态分析提取前4阶模态,前2阶模态的固有频率分别为1.097、1.384Hz,振型分别为屈伸和侧弯。第3、4阶模态固有频率分别为5.688、28.090Hz,振型分别为垂直振动和绕竖直轴扭转。稳态分析中在模态固有频率附近出现振幅峰值,而且脊柱侧凸段椎体的平均振幅要明显大于其他节段椎体的平均振幅。在5、10Hz振动频率下,应力主要集中在脊柱侧凸节段的凹侧和凸侧以及侧凸节段的椎间盘上,且分布不均匀。结论脊柱侧凸患者的侧凸节段是脊柱的薄弱环节,在振动环境中更容易受到损伤,应尽量避免处于振动的环境中,特别是对自身较为敏感的频率范围。研究结果为侧凸患者的康复治疗、防护、临床病理研究提供方法性辅助和力学分析依据。     

正常人与青少年特发性脊柱侧凸患者椎弓根磁共振对比

目的:应用MRI成像技术对正常人与青少年特发性脊柱侧凸(AIS)患者椎弓根的不对称性进行对比分析,评价AIS患者是否表现出一致的形态学特点。方法:分析8位正常人的76个椎弓根和10例AIS早期患者的80个椎弓根的MRI成像。测定并比较正常人和AIS早期患者椎弓根不对称的程度和方向。结果:正常人表现出椎弓长度的不对称,左侧椎弓根和椎板长度较长,差异无统计学意义。AIS患者也表现出不对称,两者相比后者的不对称性更明显并有统计学意义。AIS患者的这种椎弓根不对称在侧凸凸侧和凹侧之间没有一致的分布。结论:研究AIS椎骨形态学的标准应该重新考虑,AIS椎骨形态不对称的类型依赖于特定的病因。     

家族性特发性脊柱侧凸遗传学研究进展与前景

青少年特发性脊柱侧凸在青少年人口中发病率占2%-3%，但其发病的原因不很明确，进展性家族性特发脊柱侧凸的基因遗传作用虽然已有献报道，但确切的基因遗传模式一直没有定论，临床中特发性脊柱侧凸各种各样的表型提示其病因可能为多因素相互作用的结果。解决这一问题的研究策略有二；（1）对散发家系进行广泛的基因组扫描；（2）对家族性特发性脊柱侧凸多个患进行单体型连锁分析。     

青少年特发性脊柱侧弯严重程度与全脊柱活动度的相关性分析

目的：利用脊柱形态测量仪SpinalMouse对患者全脊柱活动度进行量化测量,将其结果分别与主弯Cobb角、顶椎旋转度和支具佩戴时间进行相关性分析,确定如何设计针对性的医疗体操训练。方法：选取2015年1月至2016年5月于我中心接受康复治疗的48例AIS患者作为研究对象,男性8例、女性40例。平均年龄(13.46±2.00)岁;平均站立位主弯Cobb角24.29°±9.48°;Risser征平均2.21°±1.80°;主弯顶椎旋转度平均1.08°±0.77°;支具佩戴时间平均(17.54±21.36)个月。利用SpinalMouse为患者进行脊柱前屈、后伸及左右侧屈活动度的测量。结果：主弯Cobb角、主弯顶椎椎体旋转度、支具佩戴时间均与站立位侧屈活动度呈负相关(P<0.01),但均与站立位前屈及后伸活动度无明显相关性(P>0.05)。结论：主弯Cobb角、椎体旋转度的严重程度以及长时间佩戴支具对患者全脊柱侧屈活动度有影响,而对屈伸活动度无明显影响。     

表面肌电技术在青少年特发性脊柱侧凸中的应用进展

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是指发生在三维平面上的结构性脊柱畸形,病因未明。表面肌电（sEMG）技术通过对患者目标肌肉收缩活动的观察和测量,可发现引起肌肉异常活动原因,能够实时反映AIS患者躯干肌肉的生理学信息。文章对sEMG技术在AIS中的应用进行介绍,在sEMG技术预测AIS进展风险、分析AIS平衡能力、监测AIS治疗疗效、辅助AIS康复治疗方面进行综述。现有的研究肯定了sEMG技术的应用价值,但对AIS患者肌电的相关研究多为低证据研究,缺乏高质量的随机对照试验,因此sEMG技术的临床应用价值需要进一步验证。但其作为一种无创检查,能够动态监测肌肉收缩时电生理活动,定量分析肌肉的功能状态,为临床医生和研究人员提供了便利。通过对AIS患者腰背部及腹部肌肉的检测能够分析肌肉活动状态,从而预测进展风险,强化肌肉训练,指导日常生活活动等。另外,s EMG技术还可以联合步态分析、平衡仪等共同检测分析AIS患者的运动机制,以期探索出更具有临床应用价值的方法。     

Lenke3型特发性侧凸脊柱的动态特性

目的 探讨Lenke3型脊柱侧凸有限元模型的动力学响应。方法 利用Lenke3型脊柱侧凸患者CT扫描图像建立有限元模型,对模型进行有效性验证。并对模型进行模态分析、谐响应分析和瞬态动力学分析。结果 本模型第1阶固有频率仅为1-2 Hz;在第1阶固有频率时,有限元模型的振幅最大。在同一共振频率时,胸弯曲椎体比腰弯曲椎体振幅大;从T6到L2椎体,各方向的振幅依次减弱。结论 人体脊柱畸形程度可能影响脊柱对振动的感知。脊柱畸形程度越高,对振动的敏感程度就越高。第1固有频率对Lenke3型脊柱侧凸患者危害最大;在循环载荷下,胸弯曲椎体比腰弯曲椎体更易产生较大变形;越靠近T1椎体,振动幅度就越大。     

青少年特发性脊柱侧凸研究热点及趋势的可视化分析

背景：青少年特发性脊柱侧凸是最常见的脊柱侧凸畸形,占所有脊柱侧凸的80%左右,其发病机制不明,近年来发病率呈明显上升趋势,严重威胁着青少年的身心健康。目的：通过文献计量学方法对近20年来青少年特发性脊柱侧凸的相关文献进行可视化分析,探索该领域的研究热点与趋势,以期为进一步研究提供参考。方法：计算机检索Web of Science核心合集数据库2002-01-01/2021-12-31收录的相关文献,采用CiteSpace 5.8.R3软件绘制科学知识图谱,对合作网络、共被引网络、关键词共现、突现、聚类及时间线图谱进行可视化分析。结果与结论：共纳入文献5 245篇,近20年该领域年发文量总体呈波动上升趋势。对合作网络分析可知,发文量最多的作者是邱勇、机构是南京大学、国家是美国,而中介中心性最高的作者是Lowe TG、机构是费城儿童医院、国家是瑞士。共被引网络分析可知,被引频次最高的作者是Lenke LG、文献是Weinstein SL(2013,《N Engl J Med》)、期刊是《Spine》,而中介中心性最高的被引作者是Suk SI、被引文献是Danielsson AJ(2001,...     

不同侧弯类型对青少年脊柱生理曲度及骨盆运动学特征影响

目的 探讨不同弯形青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis, AIS)患者站立位及行走时脊柱、骨盆运动学特征,为康复形体训练提供可参考建议。 方法 使用 Diers 4D motion 模块测量 45 名单弯、45 名双弯AIS 患者及 27 名健康青少年站立位及行走状态下胸曲角、腰曲角,以及骨盆旋转和骨盆倾斜参数。 结果 站立位健康组胸曲角(40. 67°)和腰曲角(39. 68°)角度最大,步行时双弯组胸曲增大角度(6. 1°)最大,健康组胸曲增大角度(-10. 37°)最小;站立位下单弯组的骨盆倾斜方向与主弯同向。 结论 相对于站立位,步行时 3 组胸曲角运动趋势主要以减少为主,且受到侧弯类型的影响,腰曲角则在 3 组中均表现为减少;两侧弯组站立位骨盆三维形态受腰椎代偿弯影响,且步行时骨盆旋转功能与腰椎代偿弯和骨盆初始位置有关。 建议治疗师在进行患者骨盆功能评估和训练时,应充分考虑侧弯弯形可能带来对结果的影响,并有针对性地对盆活动度不足侧进行松解和功能训练,提高骨盆运动功能的对称性。     

脊柱侧凸有限元模型的建立和参数优化

脊柱侧凸种类繁多,为了建立特定患者脊柱的三维有限元模型,并进行生物力学相关的侧凸治疗、病因和病理等研究,参数优化是一个重要的步骤.本文采用螺旋CT扫描收集脊柱侧凸患者的几何学数据,通过系列的图像处理软件和有限元分析软件,建成脊柱侧凸的三维有限元分析模型.该模型初始的材料属性和皮质骨厚度来自文献.其后赋予模型不同材料属性和皮质骨厚度,模拟左、右侧曲试验.首先将计算的结果与临床试验对照,应用SPSS软件进行正交设计数据处理,实现模型材料性质和皮质骨厚度的参数优化.然后再利用优化后模型模拟侧屈和牵引实验,计算结果和临床实验进行对照.结果显示材料性质和皮质骨厚度优化后的模型,其生物力学行为和临床一致.因此,在初步建立的脊柱侧凸的有限元模型的基础上,进行参数优化后的模型有助于深入了解个体的侧凸脊柱的生物力学特征.     

青少年特发性脊柱侧凸支具治疗后肩平衡相关参数变化及影响因素

目的 探讨青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis,AIS）支具治疗后肩平衡相关参数变化及影响因素。方法 选择2012年6月至2021年12月我院支具治疗的82例AIS患者,分别于治疗前及治疗后末次随访时拍摄自然站立位全脊柱正侧位X线片,根据治疗后影像学肩关节高度差（radiographic shoulder height,RSH）分级绝对值是否大于治疗前将患者分为双肩平衡组和双肩失衡组。对比两组患者肩平衡参数,分析RSH与其他影像学参数的相关关系,多因素分析探讨AIS患者支具治疗后双肩失衡的影响因素。结果 治疗后肩失衡发生率为23.17%,支具治疗前,双肩失衡组锁骨角（clavicular angle,CA）、锁骨轮廓角度差（clavicular contour angle difference,CCAD）均高于双肩平衡组（P<0.05）。与治疗前比较,两组患者治疗6个月及2年后RSH、上胸弯Cobb角、主胸弯Cobb角、CA及T1倾斜角均显著改善,双肩平衡组改善效果更佳（P<0.05）。双肩失衡患者治疗后RSH与治疗前CA及C...     

有限元法生物力学分析在青少年特发性脊柱侧凸治疗及病因研究中的应用

青少年特发性脊柱侧凸发病率较高且病情复杂,对青少年身心健康可造成显著影响,但其因病因不明,临床尚未形成治疗共识。近年来基于患者医学影像进行仿真建模的有限元法生物力学分析在青少年特发性脊柱侧凸治疗及其病因研究中已经有了一系列的应用。本文即从非手术治疗、手术治疗、病因研究、现有局限等角度对有限元法生物力学分析在青少年特发性脊柱侧凸中的应用进行综述,以期为临床实践及相关研究提供参考。     

医师训练水平对青少年特发性脊柱侧凸 PUMC 分型可信度的影响

目的：评价不同训练水平的医师对特发性脊柱侧凸PUMC分型可信度的影响。方法：3名具有不同特发性脊柱侧凸诊治经验的医师对80例特发性脊柱侧凸患者的术前站立位全脊柱正、侧位和仰卧位Bending像进行两次测量并分型,两次间隔2周。计算平均百分比确定分型一致率,应用Kappa值判定可信度。结果：PUMC分型的3大型观察者自身前后一致性和观察者之间一致性极佳。 PUMC分型的13个亚型,3名观察者自身前后一致性和观察者之间一致性均为良好到极佳。观察者1自身前后分型一致性最差（Kappa值为0．738）,观察者2其次（Kappa值为0．770）,观察者3最好（Kappa值为0．903）。观察者之间一致性结果提示观察者2 vs 3一致性最好（Kappa值为0．770）;观察者1 vs 2和观察者1 vs 3分型一致性结果接近（Kappa值分别为0．739和0．737）。结论：PUMC三大型以及亚型的分型一致性均较好,医师训练水平在一定程度上影响PUMC分型的一致性。     

正常青少年及青少年特发性脊柱侧凸患者枕颈部矢状面形态相关研究

目的比较正常青少年与青少年特发性脊柱侧凸（AIS）患者枕颈矢状面形态,探讨其枕颈矢状面形态与颈椎矢状面形态相关性。方法收集2012年3月—2014年3月在南京鼓楼医院脊柱外科入院治疗并符合入选标准的AIS患者80例（男14例,女66例）作为AIS组;正常青少年志愿者100名（男17名,女83名）作为对照组。在枕颈部侧位X线片上测量并记录枕骨入射角（OI）、枕骨斜率（OS）、枕骨倾斜角（OX）、上颈椎前凸角（C0-C2）、下颈椎前凸角（C2-C7）和颈椎前凸角（C0-C7）,比较对照组与AIS组枕颈参数差异及其与年龄、性别的关系,并分析枕颈参数与颈椎矢状面形态相关性。结果对照组OI、OS和OT分别为36．12°±2．55°（30°～44°）、26．34°±8．41°（15°-46°）和-10．06°±7．51°（-22°～11°）,AIS组OI、OS和OT分别为35．62°±3．01°（31°～42°）、24．27°±8．49°（7°-42°）和-11．52°±9．23°（-28°-10°）,两组枕颈部形态参数差异均无统计学意义（t分别为0．878、1．014、1．306,P值均〉0．05）,且不受年龄（≤14岁,〉14～18岁）、性别影响（P值均〉0．05）。对照组OI与C0-C2角和C0-C7角显著相关（r=0．307和r=0．298,P值均〈0．05）,OS和OT分别与C2-C7角和C0-C7角显著相关（r=0．402和r=0．560、r=0．428和r=0．550,P值均〈0．05）;而AIS组仅OI和OS与C0-C2角存在显著相关性（r=0．532和r=0．620,P值均〈0．05）。结论正常青少年和AIS患者的枕颈参数无显著差异,且不受年龄与性别影响。正常青少年OI、OS和OT与颈椎矢状面形态显著相关,而AIS患者枕颈部矢状面形态仅与其上颈椎矢状面形态密切相关。