过伸复位治疗胸腰椎单纯压缩性骨折的有限元分析

背景:过伸复位被中医骨伤科临床广泛用于治疗胸腰椎单纯压缩性骨折,其生物力学机制研究尚显不足。目的:应用有限元分析方法探讨了复位过程中各结构的力学特性以及整体的应力特点。方法:依据1例T12椎体单纯压缩性骨折患者的210层Dicom3.0标准的CT图片建立T12椎体单纯压缩性骨折的有限元模型,在对建立的模型的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3.0cm的位移。程序运算后读取压缩椎骨外形改变和应力分布。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,复位手法作用后压缩的椎骨表现出明显的过伸,在复位过程中表现的复位机制与传统的生物力学实验相同。利用有限元分析法研究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,可广泛应用于骨折手法复位机制的研究。     

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Dicom3.0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3.0cm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。     

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.     

胸腰椎压缩性骨折患者过伸复位过程中前纵韧带动态力学的有限元分析

依据1例T_(12)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T_(12)椎体单纯压缩性骨折的有限元模型,在对建立模型的有效性进行验证后模拟过伸复位手法,约束L_2下端所有面,给T_(11)椎体上端一个纵向牵引力,分别于T_(11),T_(12),L_1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,读取前纵韧带的受力情况.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,复位手法作用后前纵韧带由松弛变紧张,在不同过伸支点前纵韧带的受力不同.结果提示,过伸复位治疗胸腰椎压缩性骨折疗效确切,前纵韧带在骨折复位中发挥重要作用.利用有限元分析法研究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.     

伤椎椎弓根置钉治疗胸腰椎压缩性骨折的三维有限元分析

背景：有文献报道伤椎置钉技术较传统4钉跨阶段固定具有更强的牢固性,可有效避免内固定的松动断裂,但其生物力学机制研究尚显不足。目的：构建脊柱胸腰椎单纯压缩性骨折的三维有限元模型,探讨伤椎附加椎弓根螺钉置入治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学效应。方法：将一T12椎体压缩性骨折患者脊柱胸腰段超薄CT扫描数据输入Mimics软件中,构建T12椎体压缩性骨折的有限元模型,在此模型基础上模拟伤椎置6钉和跨节段4钉内固定,对两个模型分别施加垂直压缩、前屈、后伸、左屈及右旋载荷。结果与结论：两组固定模式各种载荷下的应力均集中在螺钉根部,在垂直载荷下,螺钉的应力最小,右旋和左屈载荷下的应力最大;在垂直压缩、前屈、后伸、左侧弯及右旋运动下,上位螺钉较下位螺钉应力大（P〈0.05）。伤椎置6钉固定组螺钉应力较跨节段4钉固定组小（P〈0.05）。两组T11椎体最大位移无差别。表明伤椎附加椎弓根螺钉置入可以优化内固定的载荷,减少断钉率。     

伤椎椎弓根置钉治疗胸腰椎压缩性骨折的三维有限元分析

背景:有文献报道伤椎置钉技术较传统4钉跨阶段固定具有更强的牢固性,可有效避免内固定的松动断裂,但其生物力学机制研究尚显不足。目的:构建脊柱胸腰椎单纯压缩性骨折的三维有限元模型,探讨伤椎附加椎弓根螺钉置入治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学效应。方法:将一T12椎体压缩性骨折患者脊柱胸腰段超薄CT扫描数据输入Mimics软件中,构建T12椎体压缩性骨折的有限元模型,在此模型基础上模拟伤椎置6钉和跨节段4钉内固定,对两个模型分别施加垂直压缩、前屈、后伸、左屈及右旋载荷。结果与结论:两组固定模式各种载荷下的应力均集中在螺钉根部,在垂直载荷下,螺钉的应力最小,右旋和左屈载荷下的应力最大;在垂直压缩、前屈、后伸、左侧弯及右旋运动下,上位螺钉较下位螺钉应力大(P<0.05)。伤椎置6钉固定组螺钉应力较跨节段4钉固定组小(P<0.05)。两组T11椎体最大位移无差别。表明伤椎附加椎弓根螺钉置入可以优化内固定的载荷,减少断钉率。     

椎体后凸成形椎间盘骨水泥渗漏时行相邻椎体预防性强化的有限元分析

背景:椎体后凸成形术后相邻椎体发生骨折时有报道,很多学者分析椎间盘骨水泥渗漏是相邻椎体继发骨折的重要原因之一。目的:以有限元方法分析椎体后凸成形并发椎间盘骨水泥渗漏时其相邻椎体生物力学的变化,进而分析相邻椎体继发骨折的原因并寻求补救措施。方法:利用MIMICS、ABAQUS等软件重建胸腰段(T11～L2)三维有限元模型,模拟L1椎体骨质疏松性压缩性骨折及椎体后凸成形治疗,观察有无T12～L1椎间盘骨水泥渗漏对骨折相邻椎体的生物力学影响;进一步分别模拟以2,3,4mL骨水泥对T12椎体行预防性强化,观察不同载荷下不同模型整体及各部分的VonMises应力。结果与结论:成功建立了相关三维有限元模型。相邻椎体T12及其下终板的最大应力在T12～L1椎间盘有骨水泥渗漏组比无渗漏组的明显增加;T12椎体不同剂量骨水泥预防性强化后最大应力不同程度降低,且小剂量(2～4mL)骨水泥预防性强化并不明显影响其余椎体、椎间盘的生物力学行为。提示椎体后凸成形并发椎间盘骨水泥渗漏可能会导致相邻椎体继发骨折,同时行相邻椎体预防性强化可能会减少继发骨折的发生。     

椎体后凸成形对邻近节段力学影响的有限元分析

背景:椎体后凸成形术自应用临床以来取得了令人鼓舞的临床效果,但是术后邻近椎体发生骨折时有报道.从生物力学角度来分析邻近椎体发生骨折的可能原因具有重要价值.目的:以有限元方法观察椎体后凸成形术对相邻椎体生物力学的影响,分析相邻椎体继发骨折的原因.方法:利用MIMICS软件对1例T12压缩骨折椎体后凸成形术前后的CT图片进行预处理,后导入ABAQUS软件中建立T10～L2的三维有限元模型,设置0.3,1.0,4.0 MPa三种轴向载荷进行生物力学分析,观察不同载荷下模型整体及各部分的Von Mises应力,重点评价椎体后凸成形术对骨折相邻椎体生物力学的影响.结果与结论:成功建立了椎体后凸成形术前后的三维有限元模型,当轴向压力以0.3,1.0,4.0 MPa增加后,椎间盘、软骨终板和椎体整体的应力也成比例增加.椎体后凸成形术后脊柱胸腰段各部位的应力开始重新分布,增强椎体(T12)的相邻椎间盘(T11～12、T12～L1)及相邻终板(T11下终板、L1上终板)的应力增强区域增加;T12相邻椎体(T11,L1)所受最大应力明显增加,但远端椎体(T10,L2)的最大应力明显减少.提示椎体后凸成形术后引起上下相邻椎体继发骨折可能与术后生物力学行为的改变有关.     

计算机模拟椎体成形对邻近节段力学影响的有限元分析

背景：椎体成形后邻近椎体再骨折的原因,是骨质疏松的发展过程,或是骨水泥增强、椎体成形干预造成的？目的：用有限元方法观察椎体成形对相邻椎体的力学影响,分析相邻椎体继发骨折的病因。方法：利用MIMICS软件,对1例T12骨质疏松性椎体压缩骨折患者CT图片进行预处理后导入ABAQUS软件中建立T10～ L2三维有限元模型,模拟经椎弓根单侧和双侧入路椎体成形,设置0.3,1.0,4.0MPa3种轴向载荷进行生物力学分析。结果与结论：成功建立了椎体成形前后的三维有限元模型。当轴向压力以0.3,1.0,4.0MPa增加后,椎间盘、软骨终板和椎体整体的应力也成比例增加。椎体成形后增强椎体（T12）上、下终板骨水泥注入侧的应力增强区域范围减少,所受最大应力明显减少;邻近椎间盘及椎体的应力分布无明显变化;T12相邻椎体（T11、L1）及远端椎体（T10、L2）所受最大应力无明显改变。提示椎体成形后引起上下相邻椎体继发骨折的并发症可能和生物力学结果改变无关。     

基于正常人体资料建立胸腰椎多椎体压缩性骨折三维有限元模型

将健康志愿者扫描所得的胸腰段210层Dicom格式CT图像直接读入Mimics后,界定骨组织阈值、提取各层面轮廓线、图像边缘分割、选择性编辑及补洞处理去除冗余数据,三维化处理后获得胸腰段三维几何面网格模型,直接导入Ansys划分体网格,再将体网格转入Mimics根据CT值给于赋值,再次导入Ansys添加韧带、关节约束后生成三维有限元模型.在生成的模型上约束L_1下端、在T_(12)上缘由前向后施加位移载荷,运算求解.将单纯T_(12)L_1双椎体压缩性骨折患者的CT扫描图片按同法建立有限元模型,并将2个骨折模型施加拉力力矩验证其有效性.结果显示,建立了外形逼真、生物力学特性全面的胸腰段脊柱椎体压缩性骨折三维有限元模型.结果提示,应用正常人体原始资料,依据骨折受伤机制构建相应骨折有限元模型的方法科学有效.     

计算机模拟椎体成形对邻近节段力学影响的有限元分析

背景:椎体成形后邻近椎体再骨折的原因,是骨质疏松的发展过程,或是骨水泥增强、椎体成形干预造成的?目的:用有限元方法观察椎体成形对相邻椎体的力学影响,分析相邻椎体继发骨折的病因。方法:利用MIMICS软件,对1例T12骨质疏松性椎体压缩骨折患者CT图片进行预处理后导入ABAQUS软件中建立T10～ L2三维有限元模型,模拟经椎弓根单侧和双侧入路椎体成形,设置0.3,1.0,4.0MPa3种轴向载荷进行生物力学分析。结果与结论:成功建立了椎体成形前后的三维有限元模型。当轴向压力以0.3,1.0,4.0MPa增加后,椎间盘、软骨终板和椎体整体的应力也成比例增加。椎体成形后增强椎体(T12)上、下终板骨水泥注入侧的应力增强区域范围减少,所受最大应力明显减少;邻近椎间盘及椎体的应力分布无明显变化;T12相邻椎体(T11、L1)及远端椎体(T10、L2)所受最大应力无明显改变。提示椎体成形后引起上下相邻椎体继发骨折的并发症可能和生物力学结果改变无关。     

应用椎弓根钉内固定系统治疗胸腰椎爆裂骨折分析

目的：探讨椎弓根钉内固定系统（GSS）内固定治疗胸腰椎爆裂骨折的疗效。方法：回顾分析2005年12月-2010年6月经GSS手术治疗的56例胸腰椎爆裂骨折。采用Fmnkel标准评定神经功能恢复情况以及通过影像学检查比较伤椎和后凸畸形角（Cobb角）的矫正及丢失、椎管减压范围、植骨位置及愈合情况。结果：术后随访12-24个月,神经功能按Fmnkel分级有不同程度改善。平均伤椎前缘高度恢复至原先高度的92％,Cobb角矫正至7°。结论：GSS内固定治疗胸腰椎爆裂骨折效果良好,固定牢靠。     

经胸腰段伤椎单节段椎弓根螺钉固定后的生物力学特性

背景：临床常采用经伤椎椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折,研究已证实经伤椎双侧椎弓根螺钉固定后脊柱稳定性加强,但也有研究认为经伤椎单节段椎弓根螺钉固定足以增加脊柱的稳定性,但此结论缺乏生物力学结果支持。 目的：观察胸腰段椎体骨折经伤椎单节段固定的相关生物力学特性。 方法：取扬州大学医学院解剖教研室提供8具中国人新鲜胸腰段标本（T11-L3）,锯条横断2/3椎体,制成完整胸腰段椎体实验标本,将8具标本等分成跨伤椎固定组和单节段经伤椎固定组,分别在跨伤椎临近椎体四钉固定和临近椎体四钉固定＋经伤椎单侧椎弓根固定。 结果与结论：胸腰段椎体骨折后经跨伤椎固定与经单节段伤椎固定的载荷-应变关系相差12%、载荷-位移关系相差11%、强度相差18%、轴向刚度相差11%、扭转力相差11%及拔出力相差1.8%,两组差异有显著性意义（P〈0.05）,说明经伤椎单节段固定胸腰段椎体骨折的生物力学性能更好。