后部结构切除对腰椎应力分布影响的三维有限元分析

本文应用三维有限元方法研究了后部结构切除后腰椎应力分布的变化.结果表明.后部结构切除对腰椎的应力分布未发生明显影响,但各部分的应力水平均有所上升。并就与此有关的临床问题进行了讨论.     

腰椎斜扳手法时椎间盘的有限元分析

背景：利用计算机技术和有限元法分析法研究中医传统的脊柱推拿手法,来解释手法的作用机制、适应证和禁忌证,可为临床上常用的腰椎斜扳手法提供了客观的、科学的理论依据。 目的：应用有限元法了解进行斜扳手法时腰椎间盘的内在应力及位移分布的特点。 方法：使用正常腰椎CT片,以Mimics软件系统逐层重建,建立L4~5三维有限元模型。根据手法原理,将腰椎斜扳手法进行分解,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腰椎间盘的位移和内在应力的变化。 结果与结论：椎间盘的应力远小于后部结构;从椎间盘中心到右侧有一个向后的扭转矢量,使椎间盘产生变形。结果证明腰椎斜扳手法对椎间盘是安全的,并且在椎间盘突出的对侧进行手法操作更为合理;腰椎椎管狭窄的患者不宜使用腰椎斜扳手法。     

颈椎间盘部分切除对钩椎关节轴向应力影响的实验研究

钩椎关节是正常成人颈椎３－７所特有的滑膜关节，正常情况下起着稳定颈椎的作用［１］。本研究通过测试颈椎功能单位在轴向载荷下．在椎间盘部分切除术前后，钩椎关节所承受的压应力变化，进行其生物力学方面的研究，旨在探讨钩椎关节的生理及病理情况下的临床意义。     

腰椎椎体应力分布的三维有限元分析

应用三维有限元方法对腰椎椎体应力分布的研究表明.椎体松质骨的应力集中区域位于邻近终板的中央部分,而椎间盘发生退变后这一现象即不明显.作者认为椎体的应力分布及腰椎的载荷传递依据椎间盘的情况而不同,并对有关的临床意义进行了讨论.     

人工颈椎间盘置换与前路颈椎间盘切除融合后邻近节段椎间盘应力分布的有限元对比

BACKGROUND: Previous clinical follow-up study showed that disc degeneration of adjacent segment after anterior cervical discectomy and fusion was faster than that of artificial cervical disc replacement. Compared with the anterior cervical discectomy and fusion, artificial cervical disc replacement can maintain a good range of motion of replacement segment. Further investigation should be taken to compare the difference between stress and fusion after replacement.      

坐位旋转手法对腰椎内在应力的实时监测

目的：研究坐位旋转手法时对腰椎内在应力分布的特点。方法：使用L4-5腰椎CT片，以Mimics软件系统逐层重建，建立L4-5三维有限元模型。根据手法原理，将坐位腰椎旋转手法进行分解，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腰椎间盘的位移和内在应力的变化。结果：正常腰椎在旋转手法作用时应力主要集中在椎体、终板和椎间盘处。退变腰椎在手法作用时应力主要集中在L4小关节的下关节突和椎弓，且应力分布集中。结论：(1)坐位腰椎旋转手法时，对于正常腰椎应力主要作用于椎体、终板和椎间盘等前部结构。(2)对于退变腰椎，应力主要作用于后部结构，并且所受应力分布集中，易损伤小关节、椎弓。     

有限元分析过伸复位治疗胸腰椎压缩性骨折的椎间盘动态力学

背景：过伸复位法治疗胸腰椎压缩性骨折具有治疗效果好、费用低、损伤轻、疗效快等优点,但临床应用缺乏规范,对手法的作用机制研究相对不足。 目的：利用有限元分析法观察过伸复位治疗胸腰椎压缩性骨折椎间盘的动态生物力学特性。 方法：依据1例T12椎体单纯压缩性骨折患者的210层Dicom 3.0标准的CT图片建立T₁₂椎体单纯压缩性骨折的有限元模型,在对模型有效性进行验证后,模拟过伸复位手法,约束L₂下端所有面,给T₁₁椎体上端一个纵向牵引力,分别于T₁₁,T₁₂,L₁椎骨棘突顶点给予一个方向垂直朝向椎体、大小为3.0 cm的位移。程序运算,读取受压椎骨上下椎间盘的受力情况。 结果与结论：建立了几何外型逼真、生物力学特性全面的胸腰段椎体压缩性骨折三维有限元模型。复位手法作用后椎间盘发生明显的牵张,在不同过伸支点椎间盘的受力不同。提示过伸复位治疗胸腰椎压缩性骨折疗效确切,椎间盘在骨折复位中发挥重要作用,利用有限元法分析传统手法的作用机制具有实验结果可靠、显示结果直观、节约资源以及手法模拟精确等优点。     

三维立体摄相技术研究腰椎间盘切除对腰椎活动的影响

本实验应用Elite运动分析系统观察了腰椎间盘切除术对整个腰椎活动的影响.4具新鲜腰1一骶3标本分别头尾端固定安装在特制测试架上,模拟人体进行生理屈伸活动,二架红外线照相机监测各节椎体的三维空间变化.结果表明腰4一5间盘切除术后腰椎屈曲30°时腰4一5节段水平位移(T_z)及旋转位移(R_x)有明显增加.腰4—5和腰5一骶1间盘切除术后腰椎于不同屈伸活动中均有腰4—5和腰5一骶1节段的T_z和R_x明显增加现象,同时还有相邻的腰3—4节段T_z及R_x增加现象.本文对相关的临床意义进行了讨论.     

腰椎屈伸活动对腰椎应力分布的影响

用三维有限元方法建立腰椎活动节段的力学模型。结果表明,腰椎后伸时椎间盘纤维环和腰椎后部结构的应力水平明显上升,这提示腰椎的过度后伸可能是导致某些腰椎疾患的病因。     

人工椎间盘置换腰椎节段有限元模型的建立

目的：建立UL节段正常及人工腰椎间盘置换的三维有限元模型，用于进一步的腰椎生物力学研究。方法：取新鲜成人腰椎标本，通过螺旋CT扫描、图像数字化处理、三维图像重建技术及自由造型系统进行图像表面光滑处理，再对表面图像矢量化，转入有限元软件，建立L4／L5腰椎节段和SMH人工腰椎间盘的有限元模型，模仿腰椎前路椎间盘除术，建立人工腰椎间盘置换的三维有限元模型，用不同的材料参数仿真腰椎和人工椎间盘各结构特性。结果：建立了L4/L5节段人工腰椎间盘置换的有限元模型，模型由皮质骨、松质骨、椎间盘、韧带和人工椎间盘等结构组成。模型分为53452个单元，86329个结点，其中包括53408个固体单元，44个缆绳单元。结论：通过CT扫描可以获得准确的腰椎几何构型数据，并可在此基础上建立高仿真脊柱节段有限元模型。     

轴向振动时节段曲度对腰椎间盘应力演化的影响

研究人体腰椎运动节段承受长期轴向振动载荷时节段曲度对腰椎间盘应力演化的影响。基于人体腰椎L4～5节段CT扫描数据,建立人体腰椎L4～5节段的有限元模型。对腰椎间盘赋予多孔材料属性,并验证有限元模型的有效性。基于有限元模型,模拟L4～5节段以3种不同节段曲度(中立位、伸展2°、弯曲2°)承受时长为1 000 s的轴向振动的过程,得到这3种节段曲度下腰椎间盘的应力演化情况。各个曲度下腰椎间盘纤维环部分的峰值轴向应力均出现在其后外侧。在受载过程中,各个曲度下纤维环峰值轴向应力均呈非线性增大,且增速不断减小,至1 000 s时已趋于稳定。1 000 s时,伸展2°下纤维环峰值轴向应力比中立位下大39%,比弯曲2°下大109%。在受载过程中,各个曲度下髓核轴向应力亦呈非线性增长,增速不断减小。1 000 s时,伸展2°下髓核的轴向应力略小于其他两种情形。当L4～5节段以伸展2°的状态受载时,腰椎间盘受到的损伤最为严重;而当其以弯曲2°的状态受载时,腰椎间盘受到的损伤最小。当长时间处于全身振动条件下时,应尽量避免使腰椎处于向后伸展的姿态,而腰椎的小幅前屈可以保护腰椎间盘。     

人体腰椎间盘的三维有限元分析

本文报道了应用三维有限元方法对腰椎间盘应力分布的分析结果。正常椎间盘纤维环在人体直立位、前屈位和后伸位时应力明显集中于后侧与后外侧,平均应力水平以后伸位时最高(P<0.01)。当椎间盘退变后,纤维环的平均应力水平比正常时显著降低(P<0.01)。这些结果具有一定的临床意义。作者认为,腰椎间盘突出症的发生与其局部应力异常增高有关,而椎间盘的退变又将增大腰椎其余部分的承载。作者还就腰椎屈伸活动对于椎间盘的作用进行了讨论。     

复杂性腰椎管狭窄症减压和椎间融合的有限元分析

精确建立复杂性腰椎管狭窄症LSS的退变腰椎有限元模型,进而分析减压手术结合椎弓根内固定、椎体间盘融合的效果。选取复杂性LSS患者采集CT数据,采用专用生物力学软件建立退变腰椎全节段模型,自适应划分网格并交互生成附属组织结构,同时构建正常腰椎模型和三种手术治疗模型,用相同边界条件进行对比分析。复杂性LSS模型活动度比正常模型减少20%左右;而单纯减压模型出现不稳,活动范围增加近40%;结合椎弓根内固定稳定性部分提高、活动范围只增加25%,而进一步结合椎体间盘融合后腰椎弯曲刚度超过正常模型。在应力方面,单纯减压的应力出现较大增加、达到1.7倍左右,结合椎弓根内固定和椎体间盘融合有比较明显的减压作用。显示单纯的减压手术虽然可以缓减神经疼痛,但可能进一步造成腰椎稳定性的破坏,结合椎弓根内固定不能提供全面的稳定性,进一步结合椎体间盘融合的治疗效果比较稳定。     

穿戴模拟重力服对微重力环境下人腰椎间盘退变影响

目的分析微重力环境下穿戴模拟重力服对人腰椎间盘的生物力学影响。方法基于健康成年志愿者CT影像,建立人L4～5脊柱有限元模型。在腰椎有限元模型空载荷以及加载4 h 400 N轴向载荷基础上,分别模拟微重力环境下无干预和穿戴模拟重力服对腰椎间盘的生物力学影响。结果微重力环境下,人腰椎间盘中心孔压、径向位移和含水量随时间推移而增大。微重力环境穿戴模拟重力服情况下,72 h后腰椎间盘中心孔压、轴向应力、径向位移和含水量与无干预组相比均有减小。结论微重力环境下,穿戴模拟重力服了在一定程度上可帮助宇航员对抗微重力造成的对脊柱的不利影响。     

显微内窥镜下椎间盘切除术治疗腰椎间盘突出症的临床研究

目的探讨显微内窥镜下椎间盘切除术（MED）治疗腰椎间盘突出症的临床效果和技术要点。方法采用MED治疗腰椎间盘突出症157例患者,随访观察疗效。结果随访157例,平均随访（6±0.5）个月,优良率91%。结论应用MED治疗腰椎间盘突出症具有疗效好、损伤小、恢复快等特点。     

腰椎间盘突出症的纵向位移分型的初步探讨

目的探讨腰椎间盘突出症纵向位移分型的的临床特点与意义。方法回顾性分析2008年6月~2011年2月120例单纯腰椎间盘突出症﹙L3~S1﹚患者,参考目前腰椎间盘突出症传统分型及临床影像学资料进行纵向定位分型,并比较不同分型患者的临床症状体征、疗效。结果经12周以上随访,术后3种分型组患者的术后临床症状均明显缓解,JOA分值显著增加,ODI指数明显下降;但通过不同分型患者之间的对比分析发现椎间盘突出头移型患者的术后临床疗效最差,有显著的统计学意义﹙<0.01﹚。结论腰椎间盘突出症患者纵向定位的3种分型具有临床特异性,应针对不同的分型采用不同方式的手术治疗,传统椎板间开窗术式对于椎间盘突出头移型患者的临床疗效欠佳。     

肌肉加载下腰椎间盘突出的有限元研究

目的通过观察腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation,LDH)患者肌肉加载下腰椎有限元模型的应力变化,探讨LDH患者肌肉功能对结构应力的影响。方法选取正常志愿者、LDH患者各1名,采集CT数据建立相应的正常、LDH腰椎-骨盆三维有限元模型,同时采集其步态数据驱动Any Body仿真肌骨模型,得到附着在腰椎骨盆周围肌肉的肌力及髋关节力作为加载条件,分别进行自身加载和正常模型加载LDH肌肉力,比较两种加载情况下L4、L5椎间盘及骶髂关节两侧应力变化。结果正常模型加载LDH肌肉力后,自身加载时的双峰曲线消失,代之以异常的单峰曲线,与LDH模型自身加载后的时间-应力曲线变化趋势一致。LDH患者肌肉力加载于正常模型后,L4、L5椎间盘及骶髂关节两侧应力差值较LDH模型自身加载后的应力差值减小。结论 LDH患者腰椎骨盆肌肉功能异常会引起腰椎及骶髂关节应力异常,结构失衡本身可导致应力失衡,而肌肉作为动力因素是导致结构动态应力异常的重要原因,由此可导致关节运动模式的异常。临床治疗LDH要重视对周围肌肉功能失衡的评估。     

后路椎间融合术后全腰椎模态分析

目的研究日常生活中振动环境对后路椎间融合术患者的影响。方法建立正常全腰椎和固定L4～5节段全腰椎有限元模型,在L1上终板添加40 kg质量点,并进行模态分析。结果与正常全腰椎相比,后路椎间融合术后全腰椎的各阶共振频率均降低,对应振型的主运动也发生改变;术后模型第1、2阶固有频率分别为2.94、3.81Hz,均接近日常生活中的振动频段;在前3阶振型中,术后模型L2和L3节段后部单元振幅均增大,增大了该部位术后退变的风险,L3～4节段椎间盘振幅明显增大,特别是该椎间盘靠近L3节段的部分,可能会增大其应力和应变,进而加速其退变。结论基于后路椎间融合术后腰椎的模态分析,研究融合术后腰椎振动特性的变化,为术后患者恢复和健康生活提供一定理论指导。     

可控牵张力对山羊腰椎间盘退变的影响

目的 探讨轴向牵张力对山羊椎间盘退变（intervertebral disc degeneration, IDD）的影响。方法 选取24只6~8月龄雄性山羊,采用弹性应力装置以40 N轴向压缩力诱导,构建山羊IDD模型,在IDD模型构建完成后,随机分为6组（A~C组为对照组,D~F组为实验组）,并将压缩力转换为牵张力,A~C组牵张力0 N,D~F组牵张力40 N,牵张持续时间分别为4、6、8周。利用影像学（X线、磁共振成像）及病理组织学（HE染色、免疫组化）评估椎间盘退变及再水化程度。结果 随着牵张时间的延长,实验组椎间隙高度指数（disc height index, DHI）增加;Pfirrmann分级提示在牵张6周时,实验组退变程度最低;HE染色提示椎间盘内髓核细胞增多;免疫组化显示髓核Ⅰ型胶原呈先减少后增多的变化趋势,髓核Ⅱ型胶原呈先增多后减少的变化趋势。结论 在合适的时间内,一定的牵张力能够促进山羊IDD修复及其再水化。研究结果为临床牵引治疗IDD性腰痛提供新的思路和理论依据。     

椎间孔镜下椎间盘髓核摘除治疗腰椎间盘突出症的疗效

目的 观察椎间孔镜下椎间盘髓核摘除治疗腰椎间盘突出症的疗效。方法 选择2017年3月~2019年3月在我院治疗的腰椎间盘突出症患者80例,采用随机数字表法分为对照组和观察组,各40例。对照组采用后路椎板间开窗髓核摘除术治疗,观察组采用椎间孔镜下椎间盘髓核摘除术治疗,比较两组临床治疗优良率、手术相关指标、治疗前后疼痛度（VAS）评分、治疗前后Oswestry功能障碍评分。结果 观察组治疗优良率为82.50%,高于对照组的67.50%,差异有统计学意义（P＜0.05）;观察组手术时间、切口长度、术中出血量、卧床时间均短于对照组,差异有统计学意义（P＜0.05）;治疗后两组VAS评分、Oswestry功能障碍评分均低于治疗前,且观察组低于对照组,差异有统计学意义（P＜0.05）。结论 椎间孔镜下椎间盘髓核摘除治疗腰椎间盘突出症疗效良好,对患者创伤小,且可在短期内改善功能障碍,减轻患者疼痛,具有临床应用的重要价值。