脊柱牵引康复的生物力学分析

目的：从生物力学观点出发，初步探讨脊柱牵引康复疗法的作用机制。为临床确定正确的牵引处方及牵引设备研制提供理论依据。 资料来源：应用计算机检索PUBMEDl995-01／2005-12期间的相关文章，检索词为“biomechanics，traction（tow）therapy，spine，clinical．rehabilitation medicine”，并限定文章语言种类为English。同时计算机检索万方数据库2000-01／2005-12期问的相关文章，检索词为“脊柱牵引，生物力学，生物数学，临床，康复医学”，并限定文章语言种类为中文。 资料选择：对资料进行初审，并查看每篇文献后的引文。纳入标准：文章所述内容应与脊柱牵引康复疗法的研究相关。排除标准：重复研究或Meta分析类文章。资料提炼：共收集到36篇相关文献，17篇文献符合纳入标准，排除的19篇文献为内容陈旧或重复。符合纳入标准的17篇文献中，2篇涉及脊柱的生物力学致病机制，8篇涉及脊柱牵引的一般方式，7篇涉及脊柱牵引疗法的康复机制。 资料综合：牵引康复疗法是治疗脊柱疾患的主要方法之一。临床牵引一般的过程分为加载、保持和卸载三个阶段。临床上脊柱（含颈椎）牵引治疗方法的研究多是在牵引力的大小或牵引时体位的调整等应用方面，缺乏深入、系统的理论研究。在对脊柱牵引康复疗法的生物力学机制研究中，牵引是以拉伸的方式作用于脊柱，正是脊柱“长期主要外力为压力”的相逆作用的外力。在相逆作用力下，生物系统的反馈作用，病变的机体向着反致病机制的方向发展。 结论：脊柱康复牵引治疗机制主要是牵引初期组织间的相对位移（几何位移）、持续牵引力作用下的生物材料的塑形（应力塑形）以及生物材料的力-电、力-化学耦合效应（多物理化学耦合）。     

脊柱牵引的生物力学问题

为科学的利用脊柱牵引疗法，从生物力学观点出发，提出了脊柱牵引应注意的有关生物力学问题，对牵引的一般性生物力学作用及临床椎体牵引的生物力学作用进行了具体分析。根据生物材料的力学特性和牵引过程，给出了正弦牵引函数及其解释，给出了应力按摩牵引函数应用实例。     

脊柱牵引的生物力学问题

为科学的利用脊柱牵引疗法,从生物力学观点出发,提出了脊柱牵引应注意的有关生物力学问题,对牵引的一般性生物力学作用及临床椎体牵引的生物力学作用进行了具体分析。根据生物材料的力学特性和牵引过程,给出了正弦牵引函数及其解释,给出了应力按摩牵引函数应用实例。     

脊柱生物力学的有限元法研究进展

背景：有限元分析法可取代传统的生物力学实验法进行数字化仿真,重复实验分析,在脊柱生物力学研究中的运用日益广泛且深入。目的：旨在强调运用有限元法对脊柱解剖,脊柱疾病,脊柱相关手术,以及脊柱的有限元模型的建立进行简要的阐述。方法：以＂有限元;脊柱＂为检索词,检索Pubmed文献检索数据库以及中国知网数据库2000-01/2010-08文献。选择文章主要内容与脊柱的有限元分析直接相关的、针对性强、代表性好、相关领域权威杂志的文章共44篇进行综述。结果与结论：有限元方法将发挥它低成本,可重复性强的特点,在深化理论研究的同时,还将为临床上提高对疾病发生、发展的认识,以及选择个体化治疗方案提供可靠的依据。有限元研究已经成为数字医学的重要组成部分。利用有限元方法人们进一步加深了对脊柱生物力学特性的认识。     

脊柱生物力学的有限元法研究进展(英文)

背景:有限元分析法可取代传统的生物力学实验法进行数字化仿真,重复实验分析,在脊柱生物力学研究中的运用日益广泛且深入。目的:旨在强调运用有限元法对脊柱解剖,脊柱疾病,脊柱相关手术,以及脊柱的有限元模型的建立进行简要的阐述。方法:以有限元;脊柱为检索词,检索Pubmed文献检索数据库以及中国知网数据库2000-01/2010-08文献。选择文章主要内容与脊柱的有限元分析直接相关的、针对性强、代表性好、相关领域权威杂志的文章共44篇进行综述。结果与结论:有限元方法将发挥它低成本,可重复性强的特点,在深化理论研究的同时,还将为临床上提高对疾病发生、发展的认识,以及选择个体化治疗方案提供可靠的依据。有限元研究已经成为数字医学的重要组成部分。利用有限元方法人们进一步加深了对脊柱生物力学特性的认识。     

支具治疗特发性脊柱侧凸：生物力学的实践与论证

特发性脊柱侧凸是不明原因引起的脊柱在冠状面上的弯曲，常合并脊柱矢状面的异常及椎体的旋转，是最常见的脊柱畸形。近30年来，随着脊柱三维矫形理论的提出与推广，各种新型内固定器械的出现，使得脊柱手术成功率大大提高，然而手术治疗毕竟创伤巨大，花费高且有一定的风险和并发症。因而，对于没有手术指征的轻度脊柱侧凸，如何进行有效的非手术治疗，避免手术或推迟手术治疗的年龄，一直以来是学们努力的方向。非手术治疗包括锻炼、脊柱按摩、电刺激及支具治疗，经过漫长的实践和研究发现，对于早期发现的轻中度青少年特发性脊柱侧凸，支具治疗是惟一有效的非手术疗法。由于对特发性脊柱侧凸自然病程的研究并不十分清楚，支具能否影响其自然病程，经历了数10年曲折而又漫长的实践和论证，近10余年的生物力学研究证明支具治疗是有效的。     

脊柱植入物的生物力学分析

随着现代医学及组织工程学的不断发展,脊椎植入物的临床应用已成为现代脊柱病治疗的一大主流方向。脊柱植入物按其置入后的功能特点又分为静力固定系统（如椎弓根钉、钢板、椎间融合物等）及动力固定系统（如人工椎间盘、人工髓核等）,其中技术性能主要包括生物相容性、机械力学性能,术后出现置入物松动及断裂是主要并发症。根据多年来开展的各种脊柱植入物治疗的经验,参考脊柱生物力学的研究进展,作者认为脊柱植入物的选择是一个复杂的问题,与多种因素有关,临床工作者需要进行置入前细致的综合考虑,综合评价其生物力学的因素,以及与患者的工作性质、性别、年龄、生活习惯等多方面的关系。     

牵引治疗颈椎病的生物力学研究及其应用

颈椎牵引是颈椎病非手术疗法中一项重要的,常用的有效疗法,也是一项有严格技术规范要求的治疗手段.颈椎牵引所采用的体位、角度、重量及时间与疗效和安全性直接相关.本文从生物力学角度分析了颈椎病发病的力学因素,牵引治疗的力学机制,提供了具有临床参考价值的技术参数体位以卧位牵引为宜;角度根据病情及影像学改变而定,适应期取中立位或屈伸10°内,上颈段取后伸5°～20°,C4-5取0°,C5～6取前屈5°～10°,C6～7取前屈15°,C7～Tt取前屈20°～30°,生理弧度消失,角度选择当下移一个椎间隙;牵引力取体质量的15%～20%;牵引时间在10～30 min.椎动脉型、脊髓型颈椎病角度取中立位或屈伸10°内.心功能不全者慎用颈椎牵引.     

支具治疗特发性脊柱侧凸:生物力学的实践与论证

特发性脊柱侧凸是不明原因引起的脊柱在冠状面上的弯曲,常合并脊柱矢状面的异常及椎体的旋转,是最常见的脊柱畸形。近30年来,随着脊柱三维矫形理论的提出与推广,各种新型内固定器械的出现,使得脊柱手术成功率大大提高,然而手术治疗毕竟创伤巨大,花费高且有一定的风险和并发症。因而,对于没有手术指征的轻度脊柱侧凸,如何进行有效的非手术治疗,避免手术或推迟手术治疗的年龄,一直以来是学者们努力的方向。非手术治疗包括锻炼、脊柱按摩、电刺激及支具治疗,经过漫长的实践和研究发现,对于早期发现的轻中度青少年特发性脊柱侧凸,支具治疗是惟一有效的非手术疗法。由于对特发性脊柱侧凸自然病程的研究并不十分清楚,支具能否影响其自然病程,经历了数10年曲折而又漫长的实践和论证,近10余年的生物力学研究证明支具治疗是有效的。     

从生物力学观点探讨颈椎牵引时间

用Ｋｅｌｖｉｎ粘弹性模型理论拟合脊柱等蠕变实验数据，用所得的蠕变曲线确定颈椎牵引的时间。结果表明，颈率时间以１０￣３０分钟比较合适。     

Biomechanical analysis of two-step traction therapy in the lumbar spine

Traction therapy is one of the most common conservative treatments for low back pain. However, the effects of traction therapy on lumbar spine biomechanics are not well known. We investigated biomechanical effects of two-step traction therapy, which consists of global axial traction and local decompression, on the lumbar spine using a validated three-dimensional finite element model of the lumbar spine. One-third of body weight was applied on the center of the L1 vertebra toward the superior direction for the first axial traction. Anterior translation of the L4 vertebra was considered as the second local decompression. The lordosis angle between the superior planes of the L1 vertebra and sacrum was 44.6° at baseline, 35.2° with global axial traction, and 46.4° with local decompression. The fibers of annulus fibrosus in the posterior region, and intertransverse and posterior longitudinal ligaments experienced stress primarily during global axial traction, these stresses decreased during local decompression. A combination of global axial traction and local decompression would be helpful for reducing tensile stress on the fibers of the annulus fibrosus and ligaments, and intradiscal pressure in traction therapy. This study could be used to develop a safer and more effective type of traction therapy.     

三种后路脊柱内固定器的生物力学疲劳特性分析

目的探讨3种脊柱后路内固定器的疲劳特性。方法制备L3椎体损伤模型。按临床手术方法分别安装RF、改良Edwards装置(ED)和NSPF内固定器。在SANS材料实验机上,以频率2Hz加载变化(440±165)N对标本进行10万次疲劳试验。观察:3种内固定器失败时的平均循环次数;初始状态和10000次疲劳后各组刚度变化及固定节段下位椎间盘位移变化。结果3种内固定器失败时的平均循环次数为:ED(52700次),RF(73300次),NSPF(70000次);疲劳前ED、RF和NSPF3组间无明显差异;10000次疲劳后RF和NSPF组位移变化明显高于ED组(P<0.05);疲劳前后各组固定节段下位椎间盘位移与完整标本相比无明显变化(P>0.05)。结论RF和NSPF内固定器具有较好的抗疲劳特性;短节段内固定器对固定节段下位椎间盘未见明显影响。     

鲑鱼降钙素配合康复疗法治疗腰椎管狭窄症

目的:观察鲑鱼降钙素配合传统综合康复疗法治疗椎间盘突出所致腰椎管狭窄症的有效性和安全性。方法:①选择2004-01/2005-12在解放军第二军医大学长海医院康复医学科和克拉玛依市中心医院康复医学科门诊就诊的80例腰椎管狭窄症患者,按病例号奇偶数分别编入对照组和观察组,各40例。②对照组给予常规康复治疗,采用卧位骨盆牵引治疗、磁热振治疗、低周波治疗3种方法,共治疗6周。观察组在此基础上给予鲑鱼降钙素注射治疗,使用方法:50IU肌注,1次/d,共14d,继续50IU肌注,隔日1次,共28d,共治疗6周。③治疗后对两组患者疼痛情况、腰部活动范围、跛行状况、下肢反射、日常生活能力进行评定。结果:80例患者均进入结果分析。①视觉模拟量表疼痛评分:观察组低于对照组(0.78±0.76,1.53±1.51),差异有显著性意义(P<0.05)。②腰部活动范围:观察组大于对照组[屈:(2.65±0.48)°,(2.40±0.49)°;伸:(2.80±0.41)°,(2.40±0.55)°],差异有显著性意义(P<0.05)。③跛行评分:观察组高于对照组(4.65±1.35,3.45±0.99),差异有显著性意义(P<0.001)。④下肢反射评分:观察组略低于对照组(膝:0.85±0.36,0.90±0.30;跟踺:0.85±0.36,0.95±0.22),差异无显著性意义(P>0.05)。⑤功能独立性量表评分:观察组略高于对照组(123.73±3.97,122.35±5.04),差异无显著性意义(P>0.05)。⑥治疗过程中有3例出现轻度不良反应,症状轻微未影响治疗正常进行。结论:鲑鱼降钙素具有能迅速减轻腰椎管狭窄症状的作用,尤其是减轻疼痛作用明显,副反应轻微。     

鲑鱼降钙素配合康复疗法治疗腰椎管狭窄症

目的：观察鲑鱼降钙素配合传统综合康复疗法治疗椎间盘突出所致腰椎管狭窄症的有效性和安全性。方法：①选择2004-01／2005-12在解放军第二军医大学长海医院康复医学科和克拉玛依市中心医院康复医学科门诊就诊的80例腰椎管狭窄症患者，按病例号奇偶数分别编入对照组和观察组，各40例。②对照组给予常规康复治疗，采用卧位骨盆牵引治疗、磁热振治疗、低周波治疗3种方法，共治疗6周。观察组在此基础上给予鲑鱼降钙素注射治疗，使用方法：50IU肌注。1次／d，共14d，继续50IU肌注。隔日1次，共28d，共治疗6周。③治疗后对两组患者疼痛情况、腰部活动范围．跛行状况、下肢反射、日常生活能力进行评定。结果：80例患者均进入结果分析。①视觉模拟量表疼痛评分：观察组低于对照组（0．78&;#177;0．76，1．53&;#177;1．51），差异有显著性意义（P〈0．05）&;#176;②腰部活动范围：观察组大于对照组[屈：（2．65&;#177;0．48）&;#176;，（2．40&;#177;0．49）&;#176;；伸：（2．80&;#177;0．41）&;#176;，（2．40&;#177;0．55）&;#176;1．差异有显著性意义（P〈0．05）&;#176;⑧跛行评分：观察组高于对照组（4．65&;#177;1．35，3．45&;#177;0．99），差异有显著性意义（P〈0．001）&;#176;④下肢反射评分：观察组略低于对照组（膝：0．85&;#177;0．36，0．90&;#177;0．30；跟踺：0．85&;#177;0．36，0．95&;#177;0．22），差异无显著性意义伊〉0．05）&;#176;⑤功能独立性量表评分：观察组略高于对照组（123．73：&;#177;3．97，122．35&;#177;5．04），差异无显著性意义（P〉0．05）&;#176;⑥治疗过程中有3例出现轻度不良反应，症状轻微未影响治疗正常进行。结论：鲑鱼降钙素具有能迅速减轻腰椎管狭窄症状的作用，尤其是减轻疼痛作用明显，副反应轻微。     

Inverted spinal traction

The effect of inverted positioning on spinal length and electromyographic (emg) activity of superficial lumbar area musculature was investigated in 20 healthy men. Spinal length tape measurements were taken with subjects first sitting erect and after 1 minute in the inverted position. An integrated bioelectric monitoring system was used to quantify emg activity. Initially, a stable emg baseline was identified for each subject resting supine on a motorized tilt table. The randomly selected control group subjects remained supine for an additional 245 seconds. Experimental group subjects were inverted for half this duration and returned to the resting position for the remainder. Data were recorded for 10-second accumulation periods of emg activity 16 times from each subject. The 1-tailed paired t-test was applied to all data. The difference between the means of the spinal length measurements taken sitting and during inversion was highly significant (p less than 0.005). The difference between the mean emg activity of the inversion period and the baseline mean was also statistically relevant (p less than 0.03). This study concluded that inverted positioning for short periods significantly increased spinal length and reduced emg activity of the superficial lumbar area musculature of normal males. These findings complemented the clinical observations of several authors.     

Biomechanical analysis of iliac screw fixation in spinal deformity instrumentation

Background

High rates of iliac screw fixation failures have been reported in spinopelvic instrumentations. The objective was to assess the iliac screw loads as functions of instrumentation variables.

Methods

Spinopelvic instrumentations of six neuromuscular scoliosis were simulated using patient-specific modeling techniques to evaluate the intra- and postoperative iliac screw loads as functions of instrumentation variables: the combined use of sacral screws, the uses of lateral offset connectors and cross-rod connectors, and the iliac screw insertion point and trajectory.

Findings

Sacral screws, lateral connectors and the iliac screw insertion point had significant effects on iliac screw axial forces (69–297 N) and toggle moments (0.8–2.9 N m) (p < 0.05). The addition of sacral screws made the iliac screw forces lower for some functional loads but higher for other functional loads, and resulted in an increase of intraoperative screw forces when attaching the rods onto these additional screws. When lateral offset connectors were used, the toggle moments were 16% and 25% higher, respectively for the left and right sides. Inserting iliac through the sacrum resulted in 17% lower toggle moment compared to insertion through the iliac crest. Cross-rod connectors had no significant effect on the intraoperative iliac screw forces. Postoperative functional loading had an important effect (additional 34% screw axial force and 18% toggle moment).

Interpretation

It is possible to reduce the iliac screw loads by adapting instrumentation variables and strategies. Reducing the loads could decrease the risk of failure associated with iliac screw fixations.