脊柱侧凸三维有限元模型的建立及其意义

目的建立胸腰段脊柱侧凸的三维有限元模型。方法螺旋CT扫描脊柱侧凸患者T6椎体上缘至L1椎体下缘,所得图片经Photoshop处理后导入Simpleware软件,采用实体建模方法构建出每一椎体及椎间盘的实体模型,经过逆向工程软件Geomagic光滑、组装后导入有限元分析软件ABAQUS,进行网格划分建成脊柱侧凸的有限元模型。结果所建模型共划分了232315个单元,356830个节点,模型结构完整,单元划分精细,外观逼真,几何相似性好,能精确测量一定载荷下的应力和位移分布。结论本研究所建有限元模型有助于脊柱侧凸的生物力学研究,对于脊柱侧凸的治疗及个性化矫形支具的设计具有指导意义。     

有限元分析在脊柱生物力学领域的应用

介绍了近年来有限元方法应用于脊柱生物力学分析的研究新进展,并讨论了其在临床工作中的实际意义,提出了建立有限元模型的一些思路,有限元分析作为一个理论性方法,必须与临床实践相结合才能真实,可靠地解释疾病的发生,发展经过,并为疗效预测提供参考。     

脊柱生物力学2023年度研究进展

脊柱是人体最重要的骨骼结构之一。 它具有保护脊髓、支持体重、减缓冲击,并允许躯干灵活运动的功能。脊柱生物力学研究对于全面认识脊柱结构功能、疾病发病机制意义重大。 2023 年,国内外学者开展了大量脊柱相关的生物力学研究,包括脊柱基础生物力学的认知,病理条件下脊柱力学特性改变,以及基于生物力学研究基础设计的各种治疗脊柱疾病办法。 本文着重分析脊柱生物力学 2023 年度研究进展,并以几种较为典型的脊柱疾病或病理状态为例进行详解介绍。     

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。     

有限元法生物力学分析在青少年特发性脊柱侧凸治疗及病因研究中的应用

青少年特发性脊柱侧凸发病率较高且病情复杂,对青少年身心健康可造成显著影响,但其因病因不明,临床尚未形成治疗共识。近年来基于患者医学影像进行仿真建模的有限元法生物力学分析在青少年特发性脊柱侧凸治疗及其病因研究中已经有了一系列的应用。本文即从非手术治疗、手术治疗、病因研究、现有局限等角度对有限元法生物力学分析在青少年特发性脊柱侧凸中的应用进行综述,以期为临床实践及相关研究提供参考。     

脊柱生物力学有限元分析法的概述

简述了有限元的概念及发展过程,主要从八个方面介绍了有限元分析法在脊柱生物力学上的应用,客观地评价了此种方法的优缺点及存在的问题和发展方向.     

有限元分析法研究脊柱生物力学的新进展

近20年来，有限元分析法在脊柱生物力学研究领域中已得到日益广泛的应用。本就近10年来国外学用有限元法研究脊柱生物力学的新进展作以综述。详细介绍了椎体、后部结构、问盘、韧带、肌肉组织在生理及病理情况下的生物力学特性，及不同术式、内固定器械对脊柱生物力学的影响；介绍了用有限元法研究某些疾病发病的力学机制的新成果；展望了有限元法应用于脊柱生物力学研究的前景。     

脊柱侧凸有限元模型的建立和参数优化

脊柱侧凸种类繁多,为了建立特定患者脊柱的三维有限元模型,并进行生物力学相关的侧凸治疗、病因和病理等研究,参数优化是一个重要的步骤.本文采用螺旋CT扫描收集脊柱侧凸患者的几何学数据,通过系列的图像处理软件和有限元分析软件,建成脊柱侧凸的三维有限元分析模型.该模型初始的材料属性和皮质骨厚度来自文献.其后赋予模型不同材料属性和皮质骨厚度,模拟左、右侧曲试验.首先将计算的结果与临床试验对照,应用SPSS软件进行正交设计数据处理,实现模型材料性质和皮质骨厚度的参数优化.然后再利用优化后模型模拟侧屈和牵引实验,计算结果和临床实验进行对照.结果显示材料性质和皮质骨厚度优化后的模型,其生物力学行为和临床一致.因此,在初步建立的脊柱侧凸的有限元模型的基础上,进行参数优化后的模型有助于深入了解个体的侧凸脊柱的生物力学特征.     

有限元分析法研究脊柱生物力学的新进展

近20年来,有限元分析法在脊柱生物力学研究领域中已得到日益广泛的应用.本文就近10年来国外学者用有限元法研究脊柱生物力学的新进展作以综述.详细介绍了椎体、后部结构、间盘、韧带、肌肉组织在生理及病理情况下的生物力学特性,及不同术式、内固定器械对脊柱生物力学的影响;介绍了用有限元法研究某些疾病发病的力学机制的新成果;展望了有限元法应用于脊柱生物力学研究的前景.     

有限元分析在脊柱外科生物力学的应用

有限元分析是工程活动中的一个组成部分,其被应用于许多工业产品的设计测试中,如家电、汽车、航空等方面。这种方法首先于1950年代在航空业中发展起来,成为目前许多重要飞机构件设计的必需工具。1972年,Brekelmans等首次报道将有限元分析方法应用于生物力学方面研究。自此以后,有限元分析逐渐被广泛应用于生物力学研究,促进了人们对一些机体生物力学行为的深入理解。     

四种内固定器械矫正脊柱侧凸的生物力学实验研究

本文介绍一种经椎弓根多钉固定的撑压器，具有坚强的固定力，撑开、压缩和抗旋转能力达到脊柱三维固定的目的。经实验测定，其抗旋转能力比哈氏棒和鲁氏棒联合固定提高３４．４６％．比双根鲁氏棒固定提高３５～４８％。其抗弯能力是哈氏棒和鲁氏棒联合固定的１３０～１４１％，是双根鲁氏棒固定的１３０～１４５％（Ｐ＜０．００１）。     

成人退变性脊柱侧凸治疗策略

目的 探讨成人退变性脊柱侧凸(ADS)治疗策略的研究进展。方法 在Medline、EMbase、CNKI、维普数据库、万方数据库中,以“scoliosis、degenerative、adult、 treatment strategies”和“脊柱侧凸、退变性、成人、治疗策略”为关键词检索2005年1月—2014年12月关于ADS治疗的相关研究成果,进行分析总结。结果 ADS进展缓慢,发病率随着年龄的增长而逐渐升高。椎间盘非对称性退变以及椎间小关节退变是ADS的根本原因。临床可根据影像学检查和患者的临床症状采取相应的治疗方案。对于临床症状轻、没有明显根性和背部疼痛症状、影像学上椎管狭窄不明显、Cobb角＜30°、侧方滑移＜2 mm伴有前方骨赘、冠状面和矢状面平衡相对合理者,可采取保守治疗;对于临床症状较重、保守治疗无效、畸形不断进展的患者,需要采取手术治疗。手术的方式包括单纯椎管减压、矫形融合术以及截骨术等。应根据患者病情,选择其中一种或综合使用几种方式进行手术。结论 ADS以中老年人群为主,是一个复杂的病理过程。充分了解和掌握病情的特点和规律,对患者进行系统、详细的病情评估,制定科学、规范、有效的个体化治疗方式,可获得较好的临床疗效。     

3D打印技术与有限元分析在脊柱侧凸矫形中的应用优势

背景:脊柱侧凸是脊柱外科中常见的脊柱畸形疾病,常好发于许多儿童和青少年.严重的脊柱侧凸给患者带来身体与心理上的伤害,接受适当的手术治疗成为解决问题的有效方法.目的:文章综述了3D打印技术与有限元分析的研究背景及发展,总结并归纳了3D打印技术与有限元分析的广泛使用推动了脊柱外科矫形的发展.方法:以Scoliosis,3...     

有限元方法在脊柱生物力学中的应用研究

有限元分析可对形态、结构、材料和载荷情况及复杂的构件进行应力、应变分析,具有力学性能测试全面、可重复性等优点,目前广泛应用于脊柱复杂结构的生物力学研究中。文章简单介绍了有限元的概念、原理和建模方法,主要从腰椎、颈椎、内固定器械和术式选择上阐述了有限元在脊柱上应用。     

成人退变性脊柱侧凸长、短节段融合内固定术后中期疗效的分析

目的 探讨成人退变性脊柱侧凸(DS)后路减压长、短节段融合内固定术后中期临床效果。方法 回顾性分析黄山市人民医院脊柱外科2012年1月—2016年12月接受后路减压长、短节段融合内固定术的成人DS患者46例。根据融合节段长短不同分为两组:长节段组26例,男9例、女17例,年龄46～78岁;短节段20例,男7例、女13例,年龄50～76岁。比较两组患者年龄、性别、融合节段数、减压节段数、手术时间、出血量、术后住院时间;根据影像学资料比较两组手术前、术后1年及末次随访时腰椎侧凸Cobb's角、腰椎前凸角及脊柱平衡改善情况,评价矫形效果;结合腰腿痛视觉模拟评分(VAS)、腰椎日本骨科协会(JOA)评分与Oswestry 功能障碍指数(ODI),评价两组患者手术前后生活质量改善情况。结果 46例患者随访1.5~3.3年,平均2.2年。两组患者年龄、性别、减压节段数比较差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。两组患者在融合节段、出血量、手术时间和住院时间差异均有统计学意义(P值均＜0.05)。两组患者Cobb's角、腰椎前凸角的术前、术后1年、末次随访差异均无统计学意义(P值均＞0.05),术后1年、末次随访的Cobb's角、腰椎前凸角、冠状面平衡、矢状面平衡均较术前得到明显改善(P值均＜0.05);长节段组的冠状面、矢状面平衡术前均优于短节段组(P值均＜0.05),术后1年及末次随访差异无统计学意义(P值均＞0.05)。两组腰痛、腿痛VAS、腰椎JOA评分、ODI评分术后与术前比较差异均有统计学意义(P值均＜0.05),术后1年、末次随访中长节段组较短节段组均明显改善(P值均＜0.05)。结论 采用长节段融合内固定术治疗DS较短节段融合内固定术可获得更好的中期临床疗效。     

有限元分析法在口腔生物力学领域的应用

在口腔医学中存在着大量的生物力学问题,有限元法是对人体的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。本文综述了有限元法在解决口腔生物力学问题中的研究进展,包括口腔正畸、口腔修复、口腔种植、口腔颌面外科等领域的力学性能评价。有限元法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。指出了有限元法在口腔生物力学中应用的不足以及三维模型重建和分析中需进一步改进和研究的问题。     

LncRNA在椎间盘退变中的作用机制及临床应用前景

<正>椎间盘退变(intervertebral disc degenerative,IDD)是指构成椎间盘的髓核、纤维环及软骨终板等组织发生衰老退变进而引起腰腿痛及活动受限为特征的脊柱疾患,其可发展为腰椎间盘突出、椎管狭窄等导致患者出现长期下腰痛甚至瘫痪^[1]。据报道,全球84%的人有因腰椎间盘退变引起的急慢性腰痛及活动障碍史,其中10%的人因此终生残疾。     

半脊椎所致先天性脊柱侧凸三维矫形有限元模拟分析

背景：对于半脊椎切除后长、短节段和前、后路固定矫形的选择,主要根据医生的临床经验。国内外对于半脊椎所致先天性脊柱侧凸的建模和研究尚未见报道。 目的：运用有限元法模拟半脊椎所致先天性脊柱侧凸三维矫形,分析半脊椎切除后不同固定方式的矫形效果和生物力学特点。 方法：通过有限元软件,利用基于CT图像建立的个体化半脊椎所致先天性脊柱侧凸三维有限元模型,仿真模拟半脊椎切除、前路或后路螺钉固定三维矫形技术,输出选择前路或后路固定矫形,以及不同节段固定的矫形结果。 结果与结论：顺利完成了模拟操作,半脊椎切除后,后路固定矫形效果好于前路固定矫形,特别是对后凸角的矫正,矫正率均大于50%;后路短节段固定矫形与长节段固定矫形在对脊柱侧后凸矫形效果上相差不大,差异值小于5°。针对该患者的个体化有限元模拟试验表明,在半脊椎切除后,后路短节段固定矫形为较好的治疗方案,能减少固定节段,并可获得满意的矫正率。     

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：     

青少年特发性脊柱侧凸有限元模型的建立及其意义

本研究的目的是建立青少年特发性脊柱侧凸（AIS）患者脊柱的三维有限元模型，用于进一步研究AIS的支具治疗、手术治疗、病因和病理等领域的生物力学。为此，我们采用螺旋CT扫描AIS患者的T1上缘至骶尾骨末端，获得图像的DICOM格式文件，用Dieomworks软件将其转化为BMP格式的图像，经GETL＇T软件处理，获得点云的T）（T格式文件后，转入IMAGEWARE软件，将各层的点云连线后，输出保存为IGS文件格式，再转入通用有限元分析ANSYS8．0软件，利用软件的前处理工具进行蒙面，建立三维立体几何模型，继而赋予材料物理属性，进行网格划分，建成了三维有限元分析模型。结果显示所建模型外观逼真，与该AIS患者的脊柱几何形态相似性好。我们认为通过CT扫描获得准确的AIS患者脊柱的几何构型数据，并在此基础上可以建立高仿真个体化侧凸脊柱的有限元模型。