颈椎生物力学有限元法的应用进展

颈椎生物力学研究方法有多种.与其他生物力学研究方法相比,有限单元方法(finite element method,FEM)所构建的三维非线形模型不仅能逼真地模拟椎体、椎间盘,还能将周围的韧带、肌肉等软组织结构加入模型,使模拟更加真实和完善.     

脊柱背伸的光弹性实验研究

应用光弹性实验方法研究脊柱背伸状态下的应力分布规律。实验表明：力作用造成脊柱背伸,使前纵韧带、椎体和椎间盘的前缘产生张力,可以达到椎体压缩性骨折复位,椎间盘突出还纳及改善脊柱受力条件的作用;当改变腰部向前的作用力的作用点及大小时,椎体、前纵韧带和椎间盘的应力也发生相应有规律的变化。并讨论实验成果在临床康复中的应用。     

颈椎人工间盘植入与融合固定后生物力学有限元比较分析

目的 研究颈椎人工间盘植入与前路融合内固定术后颈椎邻近节段的活动度、椎体及椎间盘内应力改变等生物力学分布的差异.方法 选取湖北医药学院附属东风医院脊柱外科采用两种手术方法治疗的单节段颈椎病患者,采用螺旋CT扫描分别获取在前屈、后伸、侧屈及旋转几种状态下的颈椎椎体、椎间盘、韧带断层图像,在Mimics软件中重建三维结构,然后导入Ansys10.0软件分别建立有限元模型.并求解计算,分析术后患者的颈椎结构变化及椎体终板接口的位移变化和应力分布,比较研究载荷传导、生物力学分布及稳定性情况的差别.结果 人工颈椎椎间盘置换术后患者的邻近节段活动基本正常,融合术后患者邻近节段的活动丧失达65%~75%.人工颈椎间盘置换术后患者邻近节段椎体及椎间盘内应力变化较小,融合术后患者在受到压力时,邻近椎间盘内应力增加明显,内植物与终板接口处应力集中.结论 人工颈椎间盘置换对邻近节段的生物力学影响很小,并不影响颈椎的正常活动.     

胸腰段骨质疏松性椎体压缩骨折三维有限元模型的建立和应力分析

目的 建立脊柱胸腰段骨质疏松性椎体压缩骨折及邻近节段的有限元模型,并对模型进行初步的生物力学分析.方法 利用交互式医学图像控制系统MIMICS软件对患者的CT图片进行预处理,后导入大型通用有限元软件ABAQUS中建立三维有限元模型.建立了胸10-腰2四个运动单元的三维模型,并且准确模拟了椎间盘、软骨终板、关节突关节以及连接韧带.通过设置0.3、1.0、4.0 Mpa 3种轴向载荷进行力学分析,观察力学改变情况.结果 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.椎间盘所受应力分布不均;各椎体前部所受应力最大,而后部结构所受应力较小,椎体局部出现受力较大情况,尤以相邻椎体更为明显.结论 本研究的有限元模型符合胸腰段骨质疏松性椎体骨折的临床特点,模拟了其生物力学特性.     

颈曲变直模型的三维构建及虚拟颈椎后伸作用评价

目的：构建家兔正常颈椎曲度和颈曲变直的三维模型,并对三维模型进行生物力学分析,以探讨颈椎后伸手法的作用机制。方法：固定家兔颈椎后进行CT断层扫描,通过MIMICS三维软件分别重建正常曲度位和颈曲变直位2个模型;再运用ANSYS有限元分析软件进行力学分析。对2个三维模型进行前屈20°和后伸60°的力学加载,观察颈椎各节段椎间盘的应力变化。结果：前屈20°应力时,第1、4、5颔椎节段力学变化较大,且颈曲变直模型应力大于正常曲度模型（P〈0．05）;后伸60°应力时,2个模型各颈椎节段力学变化均不明显（P〉0．05）。结论：颈椎变直使颈椎节段应力变化加大,虚拟颈椎后伸手法可以调节颈椎力学改变。     

下颈椎前路椎弓根螺钉固定系统的有限元法生物力学特性研究

目的探讨下颈椎前路椎弓根螺钉固定系统的有限元法生物力学特性研究效果。方法应用有限元法对两种内固定物治疗脊柱骨折的疗效进行比较。应用Mimics、SolidWorks、Abaqus等软件建立脊柱骨折的三维有限元模型并分别置入两种不同的治疗方式。其一为模拟采用颈椎前路椎体螺钉钛板系统治疗,其二为下颈椎前路椎弓根螺钉固定系统。计算三维有限元模型的生物力学指标,包括75N轴压力、前屈、左侧屈、后伸等应力值进行比较。结果颈椎前路椎体螺钉钛板系统在75N轴压力、前屈、左侧屈、后伸等最大应力值均明显大于对照组,对比差异有统计学意义(P0.05)。结论下颈椎前路椎弓根螺钉固定系统在75N轴压力、前屈、左侧屈、后伸、右侧区的生物力学强度均优于常规的颈椎前路椎体螺钉钛板系统,其可提供更多的应力,值得临床推广和广泛应用。     

颈椎滑脱法医学鉴定1例

1案例报告 伤者,男,62岁。于2006年1月21日在自己家中被一年青人猛推胸部,造成身体突然后退撞在桌子上,后感到颈部疼痛,不能活动,以“颈部伤后疼痛”收住人院。X线示：颈椎生理弯曲度变直,颈椎椎体后缘弧线不连续,第5颈椎向前移位。MRI示：C5椎体向前滑脱（脱位）,C5、6椎体前方前纵韧带下及软组织内有少量血肿及损伤。法医临床学检验：步行人室,神清,检查合作,颈部前屈、后伸、左右侧屈及旋转运动功能明显受限。     

颈椎过伸性损伤121例临床分析

目的探讨颈椎过伸性损伤的损伤机制、诊断、治疗方法及疗效。方法回顾分析121例颈椎过伸性损伤患者的病史、临床表现、X线片、MRI等临床资料和随访结果,总结手术和保守治疗效果。结果121例中X线片有改变的为86例,主要表现为：颈椎生理曲度异常、颈椎后纵韧带钙化、颈椎椎体骨质增生、椎体前缘软组织肿胀、发育性颈椎管狭窄。所有病例MRI均有改变,以椎间盘突出、黄韧带肥厚、后纵韧带钙化、硬膜囊受压及脊髓水肿、出血为突出特点。121例患者中保守治疗22例,手术治疗99例。有4例入院时即表现为完全瘫的患者,1例行保守治疗、3例行手术治疗无明显恢复外,其余病例均有不同程度的恢复。结论颈椎原发病变的存在是导致颈椎过伸性损伤的基础;MRI是颈椎过伸性损伤早期检查诊断的重要手段,保守和手术治疗均有助于损伤的恢复。     

伴颈椎后纵韧带骨化的颈椎间盘突出症手术治疗分析

目的：探讨伴颈椎后纵韧带骨化的颈椎间盘突出症的手术治疗。方法：选取2011年1月至2012年1月期间在我院接受治疗的伴颈椎后纵韧带骨化的颈椎间盘突出症患者48例,分为实验组(24例)和对照组(24例),实验组成员行颈椎前路椎体次全切除+后纵韧带切除,对照组成员行颈椎后路单开门手术,且两组都加上颈椎间盘摘除,对比两组患者的手术效果。结果：实验组术后改善水平高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论：采用颈椎前路椎体次全切除+后纵韧带切除手术治疗伴颈椎后纵韧带骨化的颈椎间盘突出症患者疗效显著,此种方式在临床中值得推广。     

颈椎生理曲度变直的生物力学研究及临床意义

目的：探讨人颈椎生理曲度变直后的生物力学性能变化。方法：采集国人新鲜颈椎标本4具,应用生物力学实验应力分析方法,对颈椎生理曲度后的颈椎椎体、椎间盘和小关节应力场与位移场的生物力学性能与正常人体颈椎的生物力学性能进行对比。结果：颈椎生理曲度变直后,4种不同生理运动工况下应力平均增加41%,位移增加18%,小关节的平均应力增加23%,最大扭矩和扭转刚度,分别下降17%和28%。结论：颈椎生理曲度变直引起椎间活动度明显减少并出现再分配,同时下颈椎的小关节、钩突关节、椎间盘应力集中,出现扭转失稳状态,形成颈椎不稳,加速颈椎退变。     

脊髓型颈椎病病因学研究概况

目的总结脊髓型颈椎病的病因学。方法对以往文献中提及的脊髓型颈椎病的相关病因学研究进行综述。结果脊髓型颈椎病是颈椎退行性病变中最严重的一类疾患,其发病机制目前尚未完全明确,主要理论有颈椎间盘退行性变、黄韧带增生肥厚、后纵韧带骨化、颈椎生理曲度消失导致的颈椎失稳等。结论脊髓型颈椎病的病因学日渐完善及精细化,为疾病的早期诊断及预防提供可靠的依据,部分病因学尚有待于进一步研究。     

肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-1β在脊髓型颈椎病中的表达及相关性研究

目的:探讨人类颈椎间盘组织中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-1β（IL-1β）的表达及其与脊髓型颈椎病（CSM）的相关性。方法:提取颈椎前路减压手术治疗的25例病人的颈椎间盘髓核组织,其中CSM 17例（CSM组）,颈椎骨折或骨折合并脱位8例（NC组）。观察颈椎间盘髓核组织结构的改变,检测颈椎间盘髓核组织中TNF-α、IL-1β的水平及TNF-α mRNA和IL-1β mRNA的表达水平。结果:2组年龄差异有统计学意义（P < 0.05）,性别和颈椎位置差异无统计学意义（P > 0.05）;与NC组比较,CSM组颈椎间盘髓核组织中胶原纤维排列紊乱;颈椎间盘髓核组织中TNF-α和IL-1β含量明显升高（P < 0.01）,且TNF-α mRNA和IL-1β mRNA的表达水平明显升高（P < 0.01）。结论:颈椎病病人的椎间盘中TNF-α和IL-1β的表达水平升高,与CSM的发生及发展存在相关性。     

椎间撑开前路减压植骨钢板内固定治疗脊髓型颈椎病

目的探讨脊髓型颈椎病行椎间撑开前路减压植骨钢板内固定的疗效。方法选择2004-01～2008-06收治的36例脊髓型颈椎病,其中单节段病变30例,两节节段病变6例,都有不同程度的脊髓神经损伤。所有患者进行椎间撑开前路矩形减压植骨钢板内固定术,比较术前术后病变椎间隙高度和脊髓功能,采用日本骨科学会（JOA）的评分标准对疗效进行评价。结果36例获得随访6—12个月,平均9个月,无颈髓和喉上喉返神经损伤,无钢板和螺钉松动及椎前血肿等并发症发生。术前与术后、术前与术后6个月以及术后与术后6个月的JOA评分及椎间隙高度比较差异均有统计学意义（P均〈0．01）。术后6个月明显改善脊髓神经功能,基本维持椎间隙高度和颈椎生理曲度。结论椎间撑开前路矩形减压植骨钢板手术减压较彻底,能有效维持椎间高度和稳固固定,减少邻近椎体退变,是目前两节段以内脊髓型颈椎病较常用、疗效可靠的治疗方法。     

脊髓型颈椎病突发性截瘫的临床分析(附15例报告)

目的:通过对脊髓型颈椎病(CSM)突发性截瘫这一临床现象进行综合临床研究,探讨其发病机制和治疗措施.方法:研究15例CSM突发性截瘫患者的临床资料,总结出本组患者在临床表现、体征、影像学表现等方面不同于一般颈椎病患者的特点.结果:CSM突发性截瘫的患者首先表现出不同程度的脊髓压迫症;影像学表现为多节段椎管狭窄同时伴有单或多节段的不稳或滑脱,该多节段的脊髓压迫是产生脊髓严重损害的临界状态.结论:CSM突发性截瘫患者的病理基础是多节段的椎管狭窄同时伴有单或多节段的不稳或椎间盘突出.该病应尽早诊断;一旦发病,需立即手术.     

脊髓型颈椎病前后路手术疗效及随访结果

目的　探讨脊髓型颈椎病患者前后路手术治疗的近期和远期效果。方法　 2 76例脊髓型颈椎病患者 ,196例施行颈后路主椎板扩大成形术 ,80例施行颈前路椎间盘切除减压 +植骨融合术 ,其中 5 0例加带锁钢板内固定。总结颈椎前后路手术的治疗效果及 2年以上的随访结果。结果　颈前路手术改善率 82 .8%。颈后路手术改善率 84 .4 % ,随访 6 5例 ,未行钢板固定前 2例植骨块脱落 ,颈椎轻度反弓 ,1例骨不连 ,余 6 2例骨性融合 ,融合率 96 .2 %。颈后路 196例 ,随访 15 6例 ,88例出现不同程度的轴性症状 ,12例颈僵 ,5 6例颈椎曲度变直。结论　对短阶段颈椎间盘突出 (1～ 3)或颈椎失稳引起的颈椎病 ,宜选择创伤小 ,并发症少 ,且术后功能恢复好而持久的颈前路术式。     

前路减压自体髂骨植骨联合锁定钢板治疗脊髓型颈椎病

目的 探讨前路减压自体髂骨植骨联合锁定钢板治疗脊髓型颈椎病的临床疗效。方法37例脊髓型颈椎病患者行颈椎前路开槽减压自体髂骨植骨＋锁定钢板内固定术,比较术前、术后的JOA评分及平均椎间高度的变化。结果患者术后3个月、末次随访时JOA评分与术前比较差异有统计学意义（P〈0．05）。术后1个月与末次随访时的平均椎体高度之间差异无统计学意义（P〉0．05）。所有病例椎间植骨均融合。17．2％患者术后出现取骨区并发症。结论前路减压自体髂骨植骨联合锁定钢板治疗脊髓型颈椎病疗效可靠,安全性高。     

动态霍夫曼征与颈椎病早期诊断

目的：研究动态霍夫曼征（DHS）与颈椎病早期诊断的关系、方法：对96例具动态霍夫曼征阳性的颈肩痛患进行3－7年的定期随访,同期对122例无DHS的颈肩痛患作为对照组进行随访,临床资料包括临床症状和体征,颈椎角位移及水平位移,椎管矢状径、Pavlov率等。结果：DHS组72例发展成颈椎病并需行手术处理,对照组11例症状进展,接受了手术治疗。DHS组颈椎管狭窄,颈椎间盘突出以及颈椎不稳等三个方面的发生率与对照组有显差异。结论：DHS与颈椎病发病密切相关,一旦发现阳性DHS,应密切观察和预防,症状加重宜早期手术。     

前路减压术治疗脊髓神经根型颈椎病临床疗效观察

目的探讨前路减压融合手术治疗脊髓神经根型颈椎病的疗效及注意事项。方法对56例脊髓神经根型颈椎病患者（其中1个节段20例、2个节段19例、3个节段17例）,分别采用经前路椎间隙扩大式潜行减压术或椎体次全切除加扩大式开槽减压术,两侧潜行减压的宽度标准为20mm（或该椎弓根间距80％以上）,直视下彻底切除增生肥厚的后纵韧带和两侧钩椎关节后外缘骨赘、椎体上下缘骨赘等,同时松解颈髓和两侧神经根袖部。37例取自体髂骨植骨,12例采用椎间融合器,7例采用钛网植骨。所有患者均行颈椎前路钛板固定。结果本组患者得到平均18个月随访,植骨在13～17周内融合,无骨不连、假关节发生;颈椎生理曲度维持良好;无钛板、螺钉等内固定物松动或损坏。神经功能JOA评分由术前平均（9．42±2．64）分上升到术后1个月时平均（1387±242）分（P〈0.01）。结论脊髓神经根型颈椎病前路手术中,两侧潜行减压的宽度达到20mm（或该椎弓根间距的80％以上）,同时松解硬膜囊和两侧神经根袖部,可取得良好的疗效。     

颈前路椎体次全切除植骨融合治疗脊髓型颈椎病的临床观察

目的：探讨颈前路椎体次全切除植骨融合治疗脊髓型颈椎病的手术效果。方法：88例脊髓型颈椎病患者，男性62例，女性26例，年龄平均52.2岁，病程平均25.3个月。术前JOA评分平均为8.5分。全部行颈前路椎体次全切除减压，自体髂骨植骨。结果：64例获随访，平均33.2个月，植骨全部于术后3-4个月骨性愈合，手术优良率为79.6%，术后JOA评分平均14.4分。结论：颈前路椎体次全切除植骨融合治疗脊髓型颈椎病的疗效确切。能同时直接去除椎间盘水平和椎体后方的脊髓压迫。     

益气化瘀补肾方对脊髓型颈椎病患者退变椎间盘细胞ColⅠ与ColⅡ mRNA表达的影响

目的:观察益气化瘀补肾方含药血清对脊髓型颈椎病患者退变椎间盘细胞ColⅠ、ColⅡmRNA表达的影响。方法:选择脊髓型颈椎病患者经手术摘除的椎间盘组织,采用组织块法培养原代细胞;以SPF级雄性SD大鼠制备药物血清。将传代第1代的退变椎间盘细胞接种于96孔酶标板中,分为6组,分别予低(5%)、中(10%)、高(20%)浓度的益气化瘀补肾方含药血清及相应浓度生理盐水血清DMEM培养液培养。通过实时荧光定量PCR检测ColⅠ、ColⅡmRNA的表达。结果:不同浓度的益气化瘀补肾方血清对椎间盘细胞增殖有明显的促进作用;与生理盐水组比较,益气化瘀补肾方不同浓度含药血清干预后椎间盘细胞ColⅡmRNA表达水平上调、ColⅠmRNA表达水平下调,尤以中浓度更为明显(P<0.01)。结论:益气化瘀补肾方可能通过影响椎间盘组织胶原的变化而发挥防治脊髓型颈椎病椎间盘退变的作用。