人工腰椎间盘植入后椎体应力分布的比较研究

目的 通过三维有限元的方法研究正常腰椎间盘、髓核摘除术后腰椎间盘、人工腰椎间盘3组椎体的应力分布,探讨人工腰椎间盘植入对椎体应力分布的影响。方法 利用有限元软件MSC．MARK,建立正常腰椎间盘、髓核摘除、人工腰椎间盘及L4-5运动节段的三维模型,然后模拟腰椎节段的运动,进行椎体应力分布的比较研究。结果 人工腰椎间盘植入后在各种运动状态下椎体松质骨的应力水平显著低于正常腰椎间盘及髓核摘除术后腰椎间盘,且应力呈均布状态,但髓核摘除后椎体松质骨的应力水平较正常腰椎间盘组有所提高,并且在不同运动状态下应力的分布状态有所不同,前屈时,应力集中于椎体松质骨的前部,后伸时集中于椎体松质骨的后部,右侧弯时集中于椎体松质骨的右侧,压缩、旋转时,应力较为均布。结论 从人工腰椎间盘植入对椎体的生物力学影响来看,用人工腰椎间盘置换术重建椎间盘的功能是合理的。     

脊柱三维运动对腰髓核摘除术后小关节的作用机制

目的观测髓核摘除术后腰椎小关节的应力分布变化。方法取新鲜青壮年尸体下腰椎标本6具,在L4下关节突、L5上下关节突、S1上关节突分别贴横形和竖形微细应变片进行力学测试。首先在髓核摘除前测量各应变片在轴向加压、前屈、后伸、侧屈、旋转工况下的应变值;然后在所有标本上行单侧L5/S1开窗髓核摘除术,在同样加载条件下测量应变值;最后在所有标本对侧行L5/S1开窗髓核摘除术形成双侧髓核摘除,重复加载测量应变值。结果轴向加压工况时3种实验力学状态应变量均无差异;前屈工况时L5下关节突竖形应变量髓核摘除前与双侧髓核摘除状态差异有统计学意义;后伸工况时L5上、下关节突竖形应变量双侧髓核摘除状态与其它2种实验力学状态相比差异均有统计学意义;侧屈工况时3种实验力学状态应变量均无差异;旋转工况时L4下关节突竖形片应变量髓核摘除前与单侧髓核摘除相比、单侧髓核摘除与双侧髓核摘除状态比较差异均有统计学意义,L5下关节突横行片应变量双侧髓核摘除状态与其它2种实验力学状态比较差异有统计学意义,S1上关节突竖形片应变量髓核摘除前与双侧髓核摘除状态比较差异有统计学意义。结论单侧开窗髓核摘除术后邻近关节突稳定性保存良好,但是双侧开窗髓核摘除术后下腰椎邻近节段关节突在前屈、后伸、旋转运动时与髓核摘除前比较应变量显著增高,稳定性下降,需要给予适当的稳定措施。     

不同椎板减压范围对BioFlex系统生物力学的影响

【摘要】 目的：利用有限元方法分析比较不同椎板减压范围对脊柱动态内固定BioFlex系统生物力学的影响。方法：利用Mimics 10.01三维重建软件建立正常L3～L5几何模型并利用ProE逆向工程软件建立BioFlex系统几何模型,按临床术式进行组装并导入ANSYS Workbench 14.0有限元分析软件进行前处理建立四种L3～L5三维有限元模型：完整状态L3～L5模型（INT组）,L4-L5椎板减压+1/2关节突切除+Bioflex模型（MF-BF组）,L4-L5椎板减压+全关节突切除+Bioflex模型（TF-BF组）,L4-L5椎板减压+髓核摘除+Bioflex模型（D-BF组）;在各模型L3椎体的上表面以及上关节突的关节面轴向予1200N载荷和8Nm、8Nm、6Nm、4Nm力矩下模拟人体腰椎正常生理轴向载荷、前屈、后伸、侧弯和扭转,L5椎体的下表面及下关节突表面各节点六个方向自由度完全固定。测量各模型固定节段和邻近节段的活动度以及邻近节段的髓核间应力与关节突应力,并进行分析比较。结果：椎板减压并置入动态内固定Bioflex系统后,脊柱固定节段的活动度各减压组较INT组明显减小（P＜0.05）,其中TF-BF组前屈活动度减小幅度最大达77.2%,MF-BF组后伸、侧弯、旋转活动度减小幅度最大分别达37.4%、67.2%、83.1%;邻近节段的活动度各减压组较INT组增大（P＜0.05）,其中MF-BF组前屈活动度增大幅度最大达22.9%,TF-BF组后伸、侧弯活动度增大幅度最大分别达18.2%、32.1%,DF-BF组旋转活动度增大幅度最大达13.8%。不同状态下固定节段及邻近节段活动度MF-BF组、TF-BF组及D-BF组间波动幅度不大,两两比较差异无统计学意义（P＞0.05）。邻近节段关节突应力及髓核间应力各减压组较INT组明显增大（P＜0.05）,其中TF-BF组关节突应力在后伸、旋转活动时增大幅度最大分别达81.6%、77.3%,DF-BF组关节突应力在侧弯活动时增大幅度最大达60.5%,DF-BF组髓核间应力在前屈活动时增大幅度最大达46.6%,MF-BF组髓核间应力在后伸、侧弯、旋转活动时增大幅度最大分别达11.8%、63.5%、51.3%;邻近节段的关节突应力与髓核间应力在不同状态下各减压组间波动幅度不大,两两比较差异无统计学意义（P＞0.05）。结论：置入BioFlex系统后脊柱固定节段的活动度明显减小,邻近节段的活动度增大,固定与邻近节段活动度不随椎板减压范围的改变而明显改变;邻近节段关节突应力及髓核间应力明显增大,其大小不随椎板减压节段范围的改变而明显改变。     

人工颈椎间盘置换术对邻近节段生物力学影响的三维有限元分析

[目的]建立人工颈椎间盘置换术前、术后(C4～7)的三维有限元模型,分析颈椎间盘置换术的特点,并探讨术后对邻近节段生物力学的影响.[方法]选取1名行人工颈椎间盘置换的男性病人的术前、术后CT片,范围为C4～7,(包括椎体、邻近椎体和邻近椎间盘)分别建立术前、术后的三维脊柱功能单元的有限元模型.对模型加载2 N*m的力矩和10 N*m的转矩,分析其在垂直载荷、前屈、后伸、侧屈及旋转的情况下,手术前后的椎体的变化以及椎体皮质骨、松质骨、椎间盘、终板的应力改变,以及活动度的变化.[结果]手术后轴向负荷力线后移,人工间盘邻近椎体上下终板所受应力,以及邻近椎间盘所受应力有所增加,但所受压力、张力不明显.节段活动度的变化减小不明显.[结论]人工颈椎间盘置换术有效的改善了脊柱功能单位的生物力学性能,但需谨慎选择人工椎间盘的大小,并且最大限度保留终板骨性组织,以避免出现术后假体下沉、移位、脱出、节段后凸等不良影响.     

L4/5关节突关节融合后椎间盘应力变化的三维有限元分析

目的 :建立正常人L3~L5三维非线性有限元模型,运用有限元分析方法模拟分析L4/5双侧关节突关节未融合与融合后L4/5椎间盘的应力分布情况和L4/5节段活动度。方法:选取1例健康成年男性志愿者,年龄27岁,身高175cm,体重70kg,既往无腰痛病史。采用64排螺旋CT对T12~S1行薄层平扫,得到Dicom格式数据,经Mimics软件选取L3~L5椎体二维图像数据,再经Geomagic软件简化、光滑处理,3-matic软件划分面网格和体网格,Mimics软件赋值,最终导入Ansys软件中重建腰椎关节突关节未融合和融合(融合L4/5双侧关节突关节)的三维有限元模型。利用Ansys软件约束L5椎体下表面各向活动度,给予L3椎体上表面垂直向下的面载荷500N,并给予7.5N·m的力矩模拟正常人体垂直压缩、前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋转、右旋转7种运动状态,对L4/5双侧关节突未融合与融合后L4/5椎间盘的应力分布情况和L4/5节段活动度进行分析。结果:成功建立了正常人L3~L5关节突关节未融合和融合的三维有限元模型,未融合模型L3/4、L4/5节段活动度与既往文献中腰椎活动度趋势一致。与未融合模型比较,关节突关节融合模型在各运动状态下L4/5椎间盘后方应力明显减小,差异有统计学意义(P0.05);前方应力未见明显改变。关节突关节融合模型L4/5节段活动度明显减小。结论:腰椎关节突关节融合可以降低融合节段椎间盘后方应力,减少融合节段的活动度,有利于维持节段的稳定性。     

高应力与腰椎小关节方向变化关系的实验研究

目的:观察兔腰椎小关节加载应力后小关节方向的变化,并探讨小关节在应力作用下方向变化的机制.方法:将42只6月龄新西兰白兔随机分为正常对照组(A组)、椎间盘退变组(B组)、小关节加载组(C组)及椎间盘退变联合小关节加载组(D组),A组6只,其他3组各12只.对B组和D组动物采用针刺抽吸髓核法建立L3/4、L5/6椎间盘退变模型,对A组和C组仅剥离椎旁肌.建模6周后分别对C组和D组的L3/4、L5/6小关节加载拉簧造成高应力模型,对A组和B组仅行小关节暴露,分别于小关节术后4个月、8个月获取腰椎,进行MicroCT扫描,观察小关节形态,B、C、D组在横断面上测量L3/4、L5/6小关节角度(关节突关节面与椎体正中矢状面的夹角)并将两个节段数据合并分析,A组测量L3/4 、L4/5、L5/6、L6/7小关节角度并将数据合并分析,小关节角度越小,小关节方向越偏向矢状位.结果:组内比较,各组8个月时小关节方向较4个月时更加矢状化(均P＜0.05);同一时间点,D组的小关节方向较B组更加矢状化,C组的小关节方向较A组更加矢状化,差异均有显著性意义(均P＜0.05),A、B组间及C、D组间比较小关节角度无显著性差异(P＞0.05).小关节加载组(C组和D组)的小关节较小关节未加载组(B组)退变严重,时间越长退变越严重;各时间点A组小关节结构清晰.结论:高应力可引起兔腰椎小关节退变,小关节方向的矢状化改变是由小关节退变和重塑所导致.     

不同入路经皮内窥镜下关节成形术对椎间盘生物力学影响的三维有限元分析

目的:通过三维有限元法分析经皮内窥镜下L4下关节突成形术与L5上关节突成形术对椎间盘生物力学的影响。方法:选取1例健康青年男性志愿者,对其进行薄层螺旋CT扫描,建立正常的L3～L5三维有限元模型,将上述有限元模型与经典文献数据进行验证。验证后,模拟腰椎经皮内窥镜技术分别于侧后方入路对L5上关节突与后方入路对L4下关节突做直径7.5mm的圆柱状骨切除以模拟椎间孔成形,从而获得正常模型、L5上关节突成形模型(A模型)和L4下关节突成形模型(B模型)3种模型。在L3椎体上表面向终板施加负荷为400N的垂直于水平面压力模拟正常人腰椎承载重力,在前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转的方向上分别施加7.5N·m的纯扭矩,比较3种模型在前屈、后伸、左右侧曲、左右旋转状况下L3/4、L4/5椎间盘应力变化情况。结果:A模型前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋、右旋状态下L4/5椎间盘的最大应力分别为0.390MPa、0.520MPa、0.450MPa、0.430MPa、0.510MPa和0.498 MPa;B模型前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋、右旋状态下L4/5椎间盘的最大应力分别为0.375MPa、0.490MPa、0.440MPa、0.420MPa、0.482MPa和0.478MPa。A模型前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋、右旋状态下L3/4椎间盘的最大应力分别为0.369MPa、0.480MPa、0.442MPa、0.432MPa、0.468MPa和0.452MPa;B模型前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋、右旋状态下L3/4椎间盘的最大应力分别为0.368MPa、0.478MPa、0.436MPa、0.430MPa、0.465MPa和0.444MPa。结论:腰椎经皮内窥镜技术下,侧后入路L5上关节突成形较后方入路L4下关节突成形对L4/5椎间盘在后伸、旋转状态下的生物力学影响较大。两者对邻近节段L3/4椎间盘的应力变化的影响较小。     

单侧小关节分级切除对腰椎稳定性影响的三维有限元分析

目的研究单侧小关节分级切除对腰椎稳定性的影响。方法采用三维有限元法建立腰椎活动节段（L4～5）的数学力学模型。结果a）在前屈和后伸状态下,各实验切除组与正常对照组无显著性差异（P〉0．05）;b）在左／右侧弯和左／右轴向旋转状态下,小关节切除1／2以上的各组均与正常组有显著性差异（P〈0．05或P〈0．01）。结论a）单侧小关节分级切除对腰椎节段的前屈、后伸稳定性无显著性影响;b）当腰椎小关节切除范围超过1／2,对腰椎节段侧弯运动有显著性影响,尤其以向对侧侧屈为甚;c）当一侧小关节切除超过1／2后,由于失去了小关节和关节囊的限制,导致腰椎活动节段轴向旋转范围增加显著。     

坐位腰椎旋转手法时腰椎单元内在应力和位移的实时监测

目的:用三维有限元法,分析施行坐位腰椎旋转手法时退变腰椎单元的内在应力及位移分布的特点,以探讨手法的作用机制、安全性及其合理性。方法:使用正常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。观察手法作用时腰椎间盘的位移和内在应力的变化。结果:最大的应力集中点分布于环椎体峡部、椎弓根、上位椎体小关节面的下端。椎间盘的应力集中分布于环前外侧部,右后外侧部应力大于左后外侧部。最大位移出现在上位椎体的上关节。左侧小关节面相对位移较大,左侧椎间孔变大;右侧椎小关节面间移位小,右侧椎间孔变小,椎间盘右后外侧部向后突出。结论:模拟坐位腰椎旋转手法时,向健侧旋转优于向患侧旋转。     

三种纤维环处理方式对腰椎生物力学影响的三维有限元分析

目的:通过建立"一"字型切口、环形切口、纤维环缝合的有限元分析模型,利用有限元分析方法,评估三种纤维环处理方式对于腰椎生物力学的影响。方法:选取健康成人L4/5腰椎节段的CT的DICOM结果,通过逆向建模方式建立人体正常腰椎模型、环形切口模型、"一"字型切口模型及缝合模型,测量腰椎在正常轴向压力的情况下,前屈、后伸、侧弯、旋转四种工况下的生物力学数据。结果:通过有限元分析方法计算正常椎体及三种不同纤维环处理方式的模型的应力数据,结果显示纤维环切开后,各种工况下纤维环、髓核的最大应力值均较正常模型增加;纤维环缝合后,在前屈后伸旋转工况下的最大应力,均低于"一"字型切口和环形切口;与未缝合模型相比,纤维环缝合模型的各部分在各种工况下的应力分布都更加均匀。结论:纤维环缝合后椎间盘、髓核和纤维环应力分布较未缝合模型均匀,缓解纤维环切开后造成的纤维环应力集中问题,对维持椎间盘的稳定性及防止术后再突出能起到积极作用。     

膝关节后交叉韧带断裂治疗临床分析

目的 对35例膝关节后交叉韧带断裂治疗进行临床分析,重点探讨了有关交叉韧带断裂的治疗问题。方法 经明确诊断后,分析采用胫骨附着处撕脱骨折复位固定手术治疗26例、早期髌韧带中1／3移植重建3例、单纯长腿石膏固定6例。结果 本组病例全部进行随访,随访时间13个月－5年,胫骨附着处撕脱骨折复位固定及髋韧带中1／3移植重建29例为优良、单纯长腿石膏固定6例为差。结论 后交叉韧带断裂后应该及时给予手术修复;膝后外侧手术入路,操作简单,暴露充分;少于3个月的陈旧性病例仍适应手术治疗。     

不同方法重建指尖离断静脉回流的疗效分析

目的：探讨不同方法重建指尖离断静脉回流的疗效。方法：2008年3月-2013年2月收治指尖离断患者80例,38例吻合指侧方静脉重建回流,术中吻合动静脉比例1：1或1：2或2：2,平均1：2;22例吻合指腹静脉重建回流,术中吻合动静脉比例1：1;20例未吻合静脉,术中仅吻合1条动脉,行侧切口或甲床放血。观察各组治疗效果。结果：吻合指侧方静脉组手指全部成活,无一例发生回流障碍;吻合指腹静脉组19例发生静脉危象,其中4例手指坏死;未吻合静脉组20例均发生回流障碍,其中6例手指坏死。58例获随访,随访时间6~28个月。吻合指侧方静脉组32例,指尖外形佳、指腹饱满;吻合指腹静脉组14例,指体轻度萎缩,指甲生长不平整;未吻合静脉组12例,指体萎缩明显。吻合指侧方静脉组指甲生长近平整,长度长于其他两组[（14.4±3.2）mm比（12.5±2.3）mm和（12.2±2.2）mm],远侧指间关节活动度大于其他两组[（63±5）°比（48±3）°和（45±7）°],两点分辨觉小于其他两组[（4.6±0.4）mm比（7.1±1.2）mm和（7.3±0.6）mm],感觉级别高于其他两组[S（3.45±0.39）级比S（2.57±0.42）级和S（2.55±0.49）级],差异均具有显著性（P〈0.05）。吻合指腹静脉组和未吻合静脉组在指甲长度、运动和感觉方面差异无统计学意义（P〉0.05）。结论：吻合指侧方静脉能有效解决指尖再植静脉回流问题,可避免回流障碍,成活率高,促进指甲生长,可恢复 DIPJ 活动度及感觉。     

胫骨干骨折的手术治疗对策

目的：明确不同固定器械在胫骨干不同骨折类型固定中的特点，以指导临床应用。方法：68例胫骨干骨折，行加压钢板螺钉、交锁髓内钉、单侧外固定架固定后，作临床疗效分析。结果：加压钢板固定组42例，感染5例，骨不连1例，平均愈合时间3．8个月；交锁髓内钉固定组13例，无感染及骨不连，平均愈合时间5．4个月；单侧外固定架组13例，骨不连1例，踝关节背伸受限3例，平均愈合时间4．5个月。结论：胫骨骨折交锁髓内钉固定并发症少，功能恢复好，适用范围广，但要注意及时进行动力加压。加压钢板及外固定架固定应选择各自的最佳适应证，以达到理想的疗效。