脊柱椎弓根螺钉应用的生物力学特征

背景：椎弓根螺钉内固定经过不断的发展和完善,生物力学理论在脊柱内固定器方面也有了很大进展。 目的：对脊柱椎弓根螺钉应用的生物力学研究进行综述。 方法：应用计算机检索1986-01/2010-10 CNKI和Pubmed数据库,在标题和摘要中以“椎弓根螺钉,生物力学”或“Pedicle Screw,Biomechanics”为检索词进行检索。选择文章内容与椎弓根螺钉的生物力学有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。最终入选49篇文献进行综述。 结果与结论：在椎弓根螺钉的发展过程中,生物力学不仅为内固定的研制提供理论基础,也是测试和评价新设计内固定器效果的最终依据和标准。文章结果显示椎弓根螺钉植入点、植入方向、螺钉大小、螺钉形状、螺钉材料对脊柱生物力学均有一定影响。     

有限元分析在中医正骨手法治疗腰椎疾病作用机制中的应用

背景：有限元分析方法探讨中医正骨手法治疗腰椎疾病过程中腰椎生物力学变化的特点及作用机制,将其转变为数字化结果显示,研究手段具有先进性,是数字化骨科研究的有效方法。 目的：对有限元分析法研究中医正骨手法治疗腰椎疾病与损伤的作用机制进行总结。 方法：应用计算机检索2000-01/2011-10 PudMed、CNKI数据库、万方数据库、维普数据库及中华医学会数字期刊数据库及Google网络数据库中医正骨手法治疗腰椎疾病过程中腰椎生物力学变化特点及作用机制的相关文章,检索词“3-D finite element analysis mothed,lumbar disease,bonesetting massage manipulation”或“三维有限元分析法,腰椎疾病,正骨手法”。共检索到文献92篇,最终纳入符合标准的文献37篇。 结果与结论：腰椎三维有限元模型的建立,能更好地模拟各种腰部手法的临床状态,可以得到与生物力学实验基本一致的结果,并且通过计算机图形图像技术将结果定性、定量、直观的显示出来。但是国内外目前对中医正骨手法作用机制及生物力学特性、临床量化和评价标准的有限元分析的相关研究较少,仍然不够深入。文章深入研究中医正骨手法治疗腰椎疾病与损伤的作用机制并进行数字化分析,为临床应用提供力学依据、量化及优化的理论与实验依据研究的新思路。     

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。     

脊柱侧凸治疗进展中的有限元分析

背景：脊柱侧凸是一种包括椎体水平面旋转的复杂病理特点的三维脊柱畸形。有限元分析法可取代传统的生物力学实验法进行重复实验分析以及数字化仿真模拟,在脊柱侧凸的生物力学研究中的运用日益深入。目的：旨在强调运用有限元分析法对脊柱侧凸的支具和手术治疗方面进行简要的阐述。方法：以“脊柱侧凸;有限元”为检索词,检索PubMed数据库以及万方数据库1986年1月至2013年5月文献。选择文章主要内容与脊柱侧凸治疗的有限元分析直接相关的、代表性好、相关领域权威杂志的文章共38篇进行讨论。结果与结论：如何设计出更加符合脊柱侧凸生物力学特征的个体化支具已成为研究热点。利用多重影像学技术将肋骨、胸骨以及骨盆等引入有限元模型中,分析研究脊柱侧凸施加三维矫形力的最佳方式。研究发现施加载荷最佳的方式是在脊柱侧凸的凸侧区域。有限元分析法可预测和评估患者的矫形过程及效果,进而制定出合理的矫形治疗方案。有限元分析法模拟分析内固定器械与脊柱之间的应力分布情况,更有效的预防治疗后并发症的发生。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

骨水泥灌注在脊柱外科的临床应用

背景：作为微创脊柱外科领域的新技术,经皮椎体穿刺受到了人们的广泛关注,应用骨水泥灌注临床治疗老年性骨质疏松性压缩骨折、稳定性脊柱骨折、脊柱肿瘤及类肿瘤有了很大的发展。 目的：对国内外骨水泥灌注在脊柱外科的临床应用现状及新进展作一综述。 方法：应用计算机检索CNKI数据库和Pubmed数据库中2005-01/2009-12关于椎体成形方面的文章,在标题中以“经皮椎体成形”或“PVP”为关键词初检得到748篇文献,以关键词“PKP,SKY,压缩性骨折,脊柱肿瘤”为检索词再次在以上数据中进行检索。选择文章内容与脊柱骨水泥灌注有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章59篇,全文浏览,根据纳入标准选择关于骨水泥灌注方面代表性文献26篇进行综述。另外2篇来自OVID骨科在线英国脊柱。 结果与结论：经皮穿刺骨水泥灌注对老年骨质疏松性脊柱压缩骨折、中青年稳定性脊柱骨折、脊柱转移肿瘤或脊柱类肿瘤引起的疼痛,疗效卓越,以其操作简单、手术时间短、医疗费用低、严重不良并发症发生率低等特点被广大患者和专科医务人员接受,随着新型骨水泥的研发,骨水泥灌注在脊柱外科的临床应用必将更加广泛。     

踝关节三维有限元生物力学研究的临床转化

背景：踝关节是人体的负重、足部压力的缓冲和人体与地面接触的枢纽,极易受到损伤;骨科生物力学领域的研究不断成熟和发展,利用三维有限元软件建模分析踝关节生物力学并研究临床疾病逐渐成为研究热点。 目的：探讨踝关节三维有限元生物力学的研究现状,并对其临床研究进展作一综述。 方法：应用计算机检索CNKI期刊全文数据库和PubMed数据库中1986年1月至2014年3月关于踝关节有限元的文章,以“踝关节、有限元、生物力学、力学研究”或“ankle, finite element, biomechanics, mechanics research”为检索词进行检索;排除与研究目的无关和内容重复的文献;保留47篇文献进行综述。 结果与结论：踝关节生物力学机制复杂,各种损伤后都可能打破其周围结构的力学平衡而导致不稳定,诱发创伤性关节炎。踝关节三维有限元模型可准确反映解剖学结构特点、虚拟仿真可以再现手术方式及过程逼真的模拟,模拟压缩、拉伸、弯曲、扭转、抗疲劳等力学实验,并从静态的生物力学转向动态的方向研究,为分析临床疾病进而找到更合适的诊治方案。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

有限元分析法在脊柱外科领域的应用

背景：脊柱作为人体的中轴骨骼,是身体的支柱,有负重、减震、保护和运动等功能。当脊柱疾患发生时,常会导致患者出现外观畸形、背部疼痛、下肢疼痛甚至瘫痪等严重后果。有限元分析法应用于脊柱外科可以进行脊柱疾患的建模及力学分析,为脊柱疾患的发生机制,治疗方案及预后判断提供了研究方法。目的：综述有限元分析法在各类型脊柱疾患中的应用现状。方法：使用计算机检索在Pub Med、中国知网和万方数据库发表的关于有限元分析法及脊柱疾患的相关文献。文献发表时间为2012-2022年。英文检索词：“Finite Element Method,Spine,Scoliosis,Spinal Fracture,Intervertebral Disk Degeneration,Osteoporosis,Biomechanics,Review”,中文检索词：“有限元法、脊柱、脊柱侧凸、脊柱骨折、椎间盘退变、骨质疏松、生物力学、综述”,最终共纳入53篇文献进行综述。结果与结论：(1)有限元分析法是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟,利用简单而又相互作用的元素(即单元),就可以用有限数量的单元去逼近无...     

膝关节生理解剖环境对膝关节生物力学特性的影响

背景：了解膝关节的生物力学特点对理解人工膝关节假体的设计原理和手术操作原则是至关重要的。 目的：分析膝关节周围的力学环境及与膝关节生物力学的关系,进一步探索膝关节的稳定性及损伤机制。 方法：应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中1998-01/2011-08关于膝关节生物力学方面的文章,在标题和摘要中以“膝关节,韧带,半月板,关节软骨,生物力学”或“knee joints,ligament,meniscus,cartilage,biomechanical”为检索词进行检索。选择文章内容与膝关节生物力学有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到163篇文献,根据纳入标准选择关于膝关节损伤生物力学特性方面的25篇文献进行综述。 结果与结论：膝关节的稳定除了依赖膝关节骨以外,还以依赖前后交叉韧带的制约、内外副韧带的平衡、以及伸膝装置与股四头肌及腘绳肌的力量均衡,尤其是内外侧副韧带的平衡和稳定作用。说明膝关节的解剖环境决定了膝关节在负荷、运动及稳定等生物力学特性上的复杂性,因此,了解膝关节生理结构和解剖特点有利于掌握膝关节的生物力学特点,因此此方面的研究对膝关节疼痛、损伤及组织工程研究至关重要。     

经皮椎体成形及后凸成形椎体注入材料的生物力学分析

背景：经皮椎体成形与后凸成形是脊柱外科近来发展的一项新型微创外科技术,通过经皮向压缩骨折椎体内直接注入或者先通过球囊扩张再注入骨水泥等填充物,从而增强病变椎体的力学稳定性,其治疗效果满意且并发症少,但成形后脊柱生物力学的研究也发现了一些问题。 目的：探讨经皮椎体成形与后凸成形后填充材料的效应及生物力学分析。 方法：应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中1999-01/2012-08关于经皮椎体成形术/经皮椎体后凸成形术填充材料及治疗后生物力学的文章,在标题和摘要中以“经皮椎体成形术;经皮椎体后凸成形术;聚甲基丙烯酸甲酯;骨水泥;玻璃陶瓷;生物力学;生物相容性;并发症”或“percutaneous vertebroplasty,percutaneous kyphoplasty;PMMA;cement;biomechanics;Biocompatibility;treatment”为检索词进行检索。选择文章内容与经皮椎体成形术/经皮椎体后凸成形术填充材料有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到132篇文献,根据纳入标准选择19篇文献进行分析。 结果与结论：椎体成形的目的为最大程度上的恢复压缩椎体的刚度和抗压强度。不同的充填材料对椎体生物力学性质的影响也有不同。填充材料的发展可以有效增强骨折椎体的抗压能力和维持良好的形态学特征,并可能使骨折椎体的生物力学性质恢复到最佳的状态。     

数字化设计在脊柱疾病中的应用

 背景：随着医学影像设备和计算机科技的不断发展,三维医学图像处理技术及三维可视化技术被应用于临床的范围在不断扩大。目前,实现定量诊断、手术模拟与手术预测等技术,为医学诊断和治疗提供了有力的支持。 目的：多层次探讨分析数字化设计脊柱疾病应用中的研究文献资料。 设计：以SCI数据库文献进行文献计量学研究。 资料提取：以“三维重建(three-dimensional reconstruction);三维测量(three-dimensional measurement);有限元模型(finite element model);脊柱疾病(spinal disease);脊柱(spine);腰椎(lumbar vertebrae)”为关键词,检索SCI数据库2001-01/2010-12的相关文献,并将分析结果及资料导出,以文字和图表的形式进行统计和结果分析,描述其分布特征。 入选标准：纳入标准：检索与数字化设计在脊柱疾病中的应用相关文献。文献类型包括：①研究原著。②会议文章。③综述。④会议摘要。⑤编辑素材。⑥快报。排除标准：①与文章目的无关的文献。②发表大于10年较陈旧的文献。③未发表的文章。 主要数据判定指标：以出版时间、国家地区分布、机构分布、文献类型、来源期刊、文献被引情况、基金资助情况、学科类别以及发表文献的作者分布进行相关分析。 结果：SCI数据库2001/2010共检索到598篇数字化设计在脊柱疾病中的应用的相关文献,研究原著以475篇位居首位,其中有7篇可以确定为经典文献,2001/2010文献数量呈总体上升趋势,Spine《脊柱》杂志发表文献量最多,81篇,占全部文献的13.55%。 结论：分析SCI数据库关于数字化设计在脊柱疾病中的应用文献,为了解该领域的现状、趋势和研究者进一步确定热点难点可提供有价值的参考数据。     

有限元分析在口腔生物力学中的应用

背景：在口腔医学中存在着大量的生物力学问题,有限元法是对人体力学行为进行数值模拟的一种有效工具,其在口腔生物力学中的应用越来越广泛。 目的：综述有限元法在解决口腔正畸、口腔修复、口腔种植、口腔颌面外科等领域生物力学问题的研究进展。 方法：以“有限元分析;口腔;生物力学”为中文关键词,以“finite element analysis (FEA);oral cavity;biomechanics” 为英文关键词。采用计算机检索PubMed数据库、维普数据库1995-01/2011-10有关有限元分析法在口腔生物力学领域应用的文章。 结果与结论：有限元分析可以对口腔结构、形状、载荷和材料力学性能等进行应力分析,可获得模型任何部位的应力值和位移值,并借助计算机从而快速精确地求解,客观、准确、真实地反映应力的分布状况,为研究口腔医学中的有关基础性问题、解决口腔医学中的临床实际问题、发展口腔临床技术手段提供了力学基础,为进一步研究口腔疾病治疗方法提供参考和借鉴。 关键词：有限元分析;口腔;生物力学;牙槽;三维 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.13.033     

有限元分析在腰椎生物力学应用中的研究与进展

背景：有限元法运用数学形式概括脊柱的结构形状、材料性能、载荷边界条件等,通过改变其中任一参数以观察其对整个结构的影响。 目的：回顾性分析腰椎有限元模型的建立方法、有限元软件在腰椎生物力学中的应用以及有限元分析在腰椎植骨融合后临近节段活动度的改变及应力改变中的应用。 方法：由第一作者检索1990/2010年PubMed数据库及CNKI数据库有关有限元法在腰椎建模及腰椎不同植骨融合式对腰椎融合节段、临近节段应力改变影响等方面的文献。 结果与结论：有限元分析被越来越广泛的应用于医学,并成为其重要组成部分。在脊柱方面,有限元分析可以全面了解不同植骨融合术式及各种内固定对其生物力学改变的影响,从而可以改进植骨融合术式及优化内固定器械。但有限元毕竟属于理论性的分析,未来的研究应将其与动物实验及长期临床随访相结合,从而可以很好地预测手术远期疗效,并对并发症的预防具有重要临床意义。     

腕关节有限元模型的建立及应用进展

背景：目前国内外较成熟的三维有限元分析多集中于脊柱和髋关节的生物力学研究,对于手部的有限元分析较少。 目的：腕关节有限元模型的建立及力学研究的应用进展。 方法：由第一作者检索万方数据库和Pubmed数据库相关文献。中文检索词为“力学分析,有限元,腕关节”;英文检索词为“wrist joint,mechanical analysis,finite element”。检索时间范围：1970年1月至2010年12月。经查阅与腕关节有限元的建模方法、可靠性、影响因素等相关文献。最终纳入21篇文献进入结果分析。 结果与结论：手部是一个复合性的机械结构,应用有限元法进行生物力学分析要同时考虑到骨骼、关节面、韧带及肌腱的作用。目前的研究基本是在静态下对腕关节有限元模型进行力学加载,尚难以实现动态模拟、分析和给予腕关节完全真实的生理载荷条件。相信随着计算机技术和有限元理论的不断发展,人们可以模拟各种现实的临床状况,建立有针对性的有限元模型,为研究复杂的手部功能、疾病、治疗及日常生活所需提供更有力的帮助。     

颈椎损伤钢钉置入后的生物力学分析

背景：生物力学研究表明,颈椎损伤的许多问题都与力学密切相关。 目的：总结运动员颈椎损伤置入螺钉后的生物力学研究进展。 方法：应用计算机检索PubMed数据库及CNKI数据库。中文检索关键词：颈椎损伤,置入钢钉,生物力学。英文检索关键词：Cervical spine injury; Implanted the nail; Biomechanics。所有选用的文献均为相关性较强,并在此领域具有代表性和权威性,能及时准确地反应和报道颈椎生物力学的研究进展。最终入选28篇文章进入结果分析。 结果与结论：文章主要从颈椎内源性稳定、外源性稳定和功能锻炼的角度对运动员颈椎损伤置入螺钉后进行生物力学分析,为运动员颈椎伤病的功能锻炼提供了理论依据。针对其关键发病机制,恢复颈椎内源性、外源性的动力平衡是治疗关键,为认识和掌握脊柱伤患的发生、发展、诊断及治疗方法的选择提供了新的理论依据。     

腰椎间盘生物力学体内外研究的新进展

文题释义： 椎间盘：是一块位于两椎体之间的纤维软骨垫,由纤维环包绕髓核以及上下方的软骨终板构成,是最大的无血管器官,基本上通过脊椎神经支配。 生物力学：为将工程学尤其是机械力学原理运用于临床医学,对生物体力学问题进行定性定量分析的新型生物物理学分支。研究范围从组织器官到个体,通过对生物体力学特性的研究来指导临床实际操作。生物学和力学二者相辅相成,共同构成一门完整的学科。 背景：腰椎间盘退变造成的一系列临床症状已经是影响人类健康的常见疾病。过去研究中指出在腰椎间盘退变的发生发展中,腰椎间盘生物力学改变起到重要作用。 目的：简述腰椎间盘解剖学、组织学特性,总结近年来腰椎间盘生物力学的研究方法及进展。 方法：通过输入“生物力学,腰椎间盘,动物标本,人类尸体模型,有限元分析,影像学、磁共振成像,biomechanics,Intervertebral disc,lumbar spine,finite element analysis,imaging,MRI,DFIS,DSXS”等关键词,利用计算机检索CNKI、万方、维普、PubMed、Elsevier和Web of Science数据库,通过阅读标题及摘要进行初步筛选,排除与主题相关度低的文献,最终共纳入67篇文献进行结果分析。 结果与结论：①腰椎间盘的生物力学研究目前主要分为体外研究和体内研究;②体外研究包括动物标本实验、人类尸体标本实验、有限元分析,体外实验设计灵活,操作性强,但实验对象脱离人体生理环境,材料的力学特性存在差异,需要经过长期不断验证,筛选出在人体的适用性;③体内研究主要通过影像学手段,实时记录椎间盘在体运动受力形态变化,真实可靠,但受影像技术发展的限制,需要合理运用。最新出现的双平面荧光成像系统以及高速动态立体射线照相系统在这一领域具有独特优势,被越来越多的人所重视。 ORCID: 0000-0002-2070-2400(徐浩翔) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

基于CT图像种植牙的有限元分析

背景：多层螺旋CT的出现及后处理技术为种植牙手术前模拟测量手术位置、手术区域等建立标准化数值。 目的：评价基于螺旋CT图像的有限元分析在种植牙中的研究和临床价值。 方法：以“CT,有限元,种植牙,受力分析”为中文关键词;以“CT,finite element, dental implants,stress analysis ”为英文关键词,采用计算机检索2002年1月至2012年1月相关文章。纳入与种植牙有限元分析相关文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以7篇文献为重点讨论有限元分析在种植牙中的研究和应用。 结果与结论：螺旋CT采集的颌骨DICM图像经过建模后进行的有限元分析,为手术前提供更全面、更可靠的影像资料,临床口腔医师可根据有限元模型进行手术方案设计,测量手术中需要的数据,模拟手术流程,减少了患者的痛苦。把CT和数字化的模型建立及有限元分析的生物力学研究合理的结合,分析需要种植牙的位置和与周围结构关系,为口腔临床医师提供全面的影像资料和力学分析依据。     

膝关节前交叉韧带非接触性损伤的生物力学研究进展

背景：膝关节前交叉韧带非接触性损伤严重的挑战着人体健康以及运动能力,对损伤的生物力学研究有助于探究和预防膝关节前交叉韧带损伤。 目的：对膝关节前交叉韧带非接触性损伤的生物力学因素进行阐述,探讨损伤的研究方法以及预防措施的新进展。 方法：由作者应用计算机检索PubMed数据库及CNKI数据1979至2011年相关文献,在英文标题和摘要中以 “anterior cruciate ligament,injury”和“anterior cruciate ligament,biomechanics”等关键词检索,中文文献检索以“逆向动力学”为关键词,选择内容与膝关节前交叉韧带损伤的生物力学研究、落地与损伤的关系、损伤的预防等相关的文献。共纳入文献67篇。 结果与结论：膝关节前交叉韧带非接触性损伤的因素较为复杂,且各种因素相互交错。对不同损伤因素的影响程度的研究较为有限。但是损伤的生物力学因素可以较为直观的解释运动中损伤的原理机制。因而损伤的生物力学研究方法的创新为揭示膝关节前交叉韧带损伤的本质原理和损伤的预防提供了新思路。同时应用正确的训练方法对预防损伤尤其是膝关节前交叉韧带非接触性损伤具有良好的效果。     

三维有限元分析在脊柱生物力学中应用研究

三维有限元分析方法作为脊柱生物力学研究方法之一,随着人们对脊柱力学特性的认识,有限元分析软件在国内外不断开发与应用,不但促进了有限元技术的发展,而且推动着脊柱生物力学研究更深入发展。作者从有限元法概念及原理、脊柱有限元模型构建、颈椎和腰椎三维有限元应用、内固定器械三维有限元分析等方面综述了近年来的一些研究进展。