上颈椎运动节段数字模型建立及三维可视化研究

目的:寻求连续CT断层图像重建上颈椎运动节段数字模型及三维可视化的方法。方法:基于上颈椎连续薄层CT图像,运用Mimics10.01软件重建上颈椎运动节段骨性和各种软组织结构,并导入有限元分析Ansys10中初步进行有限元分析验证。结果:成功建立上颈椎运动节段三维数字模型并实现可视化。模型包括:C0~3骨性结构并区分皮质骨与松质骨、C1~3关节软骨盘、C2,3椎间盘和6种韧带结构。上颈椎有限元模型初步验证结果与体外生物力学实验和临床结果相符,可进一步行各种上颈椎有限元分析。结论:Mimics软件基于薄层CT图像建立上颈椎有限元模型提供了一个更为快捷精确的方法,所建模型逼真,几何相似性好,为研究上颈椎的生物力学性状创造了条件。     

有限元方法在颈椎生物力学中的应用

目的：研究重建颈椎三维有限元模型。方法：通过CT扫描、Unigraphics V18．0软件进行影像边界记录、定标等方法，按照点、线、面、体的顺序重建三维结构，采用CAD数据处理技术，输入相关的材料特性，验证重建模型的有效性。结果：建立颈椎的三维有限元模型（C3／4），分析结果证明其在仿真分析中是可行的。结论：建立的颈椎三维有限元模型可以模拟生物力学实验。     

全颈椎三维有限元模型的建立

目的:建立全颈椎(C1～T1)三维有限元模型.方法:根据一健康成年男性志愿者的颈椎CT与CT重建片,采用断层CT扫描序列图像的自动重建方法,建立全颈椎(C1～T1)三维有限元模型.结果:本研究成功的建立了全颈椎三维有限元模型,它包括C1～T1共8个椎体,本模型高度模拟颈椎结构与材料特性,结构完整,空间结构的测量准确度高,单元划分精细,共有节点数166 979,单元数12 177.结论:所建立的全颈椎有限元模型可以用来进行颈椎生物力学实验.     

利用CT扫描及CAD技术建立第3～7颈椎三维有限元模型

目的：探讨3～7颈椎有限元模型的建立,以期应用于临床实验研究。方法：通过CT扫描、Unigraphics V18．0软件进行影像边界记录、定标等方法,按照点、线、面、体的顺序重建三维结构,采用CAD数据处理技术,输入相关的材料特性,构建3～7颈椎三维有限元模型。并通过有限元分析验证重建模型的有效性。结果：采用Unigraphics V18．0软件建立3～7颈椎的实体模型并划分单元,并分析了生理载荷下3～7颈椎不同组成部分的应力分布。结论：为颈椎有限元模型的建立提供了一种简便、准确的方法,为分析和研究各种情况下生物力学表现创造了条件。     

腰椎运动节段新型有限元模型研究

目的建立成年男性腰椎L4/5运动节段有限元模型,用于进一步的生物力学研究.方法将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过3DSMAX建模建立正常中国男性L4/5运动节段的三维模型,用有限元分析软件SAP2000转移成有限元模型.结果建立了正常中国男性L4/5运动节段有限元模型,模型总节点数为2 120个,包括1 728个Solid单元,592个Area单元,50个Link单元.结论通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以建立腰椎运动节段的有限元模型,用于脊柱生物力学的研究.     

利用CT图像和ADINA软件建立新型正常中国男性腰椎运动节段三维有限元模型

目的探讨多节段腰椎有限元模型的建立方法,为脊柱生物力学的研究提供条件。方法选取一正常男性自愿者L3～L5节段为研究对象,通过CT断层扫描、图像数字化分析及ADINA软件处理建立多节段腰椎有限元模型,并模拟力学作用进行模型真实性验证。结果建立了正常中国男性L3～L5运动节段三维有限元模型,模型总结点数为16 532个,包括12 130个Solid单元,208个Truss单元,16个planar单元。结论利用CT图像和ADINA软件建立新型腰椎运动节段三维有限元模型,为腰椎运动节段有限元模型的建立提供了一种简便、准确的方法,为探究腰椎多个运动节段三维有限元模型在各种应力应变状态下的生物力学特性创造了条件。     

不同材料固定寰枢椎脱位在屈伸状态下有限元分析

目的：对前路寰枢椎脱位的患者,应用三维有限元分析法对镁合金与钛合金材料TARP钢板固定,进行屈伸状态下对比分析,为临床提供理论依据。方法：选择一例寰枢椎脱位患者,进行CT扫描和三维重建,将数据导入有限元分析软件,对结果进行统计学分析。结果：表明上颈椎的有限元模型外形逼真,几何相似性好,共包含67846个节点,225368个单元,应力集中区域为关节应力集中区域分别为颈1／2关节突关节,在模拟前屈时,寰枢椎在颈1／2关节突关节应力比较集中,其次是齿状突基底部。镁合金和钛合金固定材料有显著性差异（P〈0．05）。结论：应用CT扫描获取上颈椎空间结构信息建立的上颈椎模型可用于生物力学实验,镁合金材料比钛合金材料临床固定效果更好,值得在临床进一步推广应用。     

脊柱胸腰段三维有限元模型的建立与验证

目的：建立正常脊柱胸腰段三维有限元模型并验证其有效性。方法：选择一位健康成人志愿者,通过CT扫描获得胸腰段数据,Mimics 10．01软件生成T12-L2椎骨三维模型,Geomagic 11．0、UG7．0生成三维实体模型,Hy—permesh10．0划分网格,并建立椎间盘、韧带等结构,Abaqus6．9．1加载求值,施加500N垂直压缩力,7．5Nm的前屈、后伸、左右侧屈及左右轴向旋转力矩,分三个载荷步（2．5、5．0和7．5Nm）施加,观察T12-L2节段运动范围。结果：建立了正常人胸腰段三维有限元模型,整个模型共90014个单元,158684个节点。对模型进行前屈、后伸、左右侧屈和左右旋转作用,T12-L2节段的力矩-旋转角度曲线与文献体外实验数据基本吻合。结论：本实验建立的正常脊柱胸腰段三维有限元模型有效,可进行进一步的生物力学实验研究。     

腰椎L4～L5活动节段有限元模型的建立与验证

目的:采用一种新型计算机辅助设计(CAD)方法精确建立腰椎L4～L5节段三维非线性有限元模型并进行充分验证.方法:采用改良的"非种子区域分割方法"提取腰椎CT图像数据中目标区域得到二值图像,用Marching Cubes方法由二值数据生成初始表面模型.采用反映腰椎生理曲度的"最佳切割平面"从初始表面模型获得非平行的切割轮廓线并建立"分段线性子空间",后者经仿射变换到"规则子空间"快速重构腰椎曲面,最后逆变换恢复腰椎原三维空间形状特征.将表面模型所有结点的坐标数据和三角面片信息导入ANSYS进行网格划分精确建立L4～L5节段三维非线性有限元模型,并进行加载验证.结果:所构建的L4～L5活动节段有限元模型包括94 794个Solid单元,1 196个Link单元,1 170个Shell单元,768个Target单元,464个Contact单元;同时包含了几何非线性、材料非线性与接触非线性3种非线性类型.不同载荷条件下L4～L5节段有限元模型的移位/旋转角度、椎间盘内压等预测结果与文献中相同载荷条件的试验生物力学结果相符合.结论:基于先进算法建立的腰椎L4～L5节段表面模型实现了二值图像提取、腰椎曲面重构的全数字化过程,具有极佳的仿真效果.     

成人肘关节及前臂三维有限元模型的建立

目的建立成人肘关节及前臂三维有限元模型,为进一步进行生物力学研究打下基础。方法拍摄健康成人肘关节至腕关节薄层CT图像,将其导入Mimics、Hypermesh软件中建立肘关节及前臂三维有限元模型,用模型进行负荷加载实验并在LS—DYNA中运算,将结果与以往的实验数据进行对比验证模型的有效性。结果建立的肘关节及前臂三维有限元模型与实体解剖标本相似度高,通过模型有效性的验证能准确反映肘关节及前臂的生物力学特性。结论使用有限元法建立肘关节及前臂三维有限元模型进行生物力学研究是可行的。     

多层螺旋CT三维重建在颈椎急性损伤诊断中的价值

目的探讨螺旋CT对颈椎急性损伤的诊断应用价值。方法回顾分析18例颈椎急性损伤病变的CT三维重建图像,并与轴位螺旋CT图像比较。结果18例颈椎急性损伤病变中,无骨折性寰枢椎脱位5例;颈椎骨折13例,其中并有寰枢椎脱位4例,下颈椎体旋转或／和脱位3例。结论在轴位螺旋CT图像的基础上,利用三维重建图像,有利于颈椎急性损伤的全面准确评价,避免病变的漏诊和误诊。     

胆囊三维有限元力学模型的构建

目的 建立人胆囊三维有限元力学模型,用于胆囊的非侵害性生物力学研究和手术模拟.方法 根据胆囊的解剖学数据,在参数化CAD软件PRO/E中建立胆囊的三维交互式CAD模型,以IGES格式导入到通用有限元分析软件ANSYS中,以20节点SOLID95单元划分几何模型并赋材料属性建立有限元模型.模拟胆囊底受钳夹的工况,分析胆囊在位移载荷下的形变和应力分布.结果 成功建立了具有几何相似性和物理相似性的三维胆囊有限元模型,包含了胆囊底、体、颈结构,共14 520个单元,82 524个节点.模拟胆囊底受钳夹工况时,形变集中在胆囊底顶部区域,而应力集中在胆囊床边缘和胆囊颈与胆囊管部.结论 有限元法可模拟胆囊在手术中的力学响应,可用于胆囊的生物力学研究.     

MSCTA对颅底及上颈椎椎弓根解剖结构的研究价值

目的探讨MSCTA对颅底及上颈椎椎弓根解剖结构的研究价值。方法选择51例怀疑或确诊为上颈椎病变患者行颈部CTA检查,扫描范围从颅底至颈根部。搜集CTA原始数据在AW4.4工作站上进行后处理重建,在MPR图像上测量C1、C2、C3椎弓根的基本参数和枕骨的厚度作为临床置钉的钉道数据,包括椎弓根长度(PL),椎弓根宽度(PW),椎弓根高度(PH),内倾角(PMA),头倾角(PSA),枕骨正中左右各1cm层面自颅底向上1cm、2cm、3cm、横窦交汇处枕骨板的厚度及最大高度。术后通过VR、减影VR、MIP和MPR等方式显示螺钉置入情况,并且对术后症状进行随访。对双侧椎弓根的长度、宽度、高度、内倾角、头倾角及枕骨钉道数据进行均值统计分析,并对左、右两侧钉道数据采用配对样本t检验。结果 MPR法测得的钉道数据统计采用(χ-±s)来表示,C3左、右两侧椎弓根宽度PW经配对t检验有统计学差异,其他数据均无统计学差异。结论 MSCT能客观准确反映颅底及上颈椎椎弓根解剖结构特点,为影像解剖学研究及临床手术提供参考。     

颈前路融合手术对相邻节段影响的有限元分析

目的：通过有限元分析比较正常人体下颈椎、颈前路椎间盘切除植骨融合术（ACDF）后及颈前路椎体次全切植骨融合术（ACCF）后活动度（ROM）和相邻节段椎间盘及关节突关节的应力变化。方法建立正常人体下颈椎三维有限元模型。通过与已发表的关于颈椎ROM的文献相对比,验证该模型的有效性。模型验证成功后,建立下颈椎ACDF、ACCF模型,并对比正常颈椎、ACDF及ACCF术后ROM和相邻节段椎间盘及关节突关节的应力变化。结果所建立的下颈椎三维有限元模型在各个方向上的ROM与已发表研究所测得的ROM数值基本吻合,验证了模型的有效性。ACDF和ACCF术后总体ROM和融合节段ROM显著低于正常下颈椎。ACDF及ACCF术后相邻节段各个方向的ROM显著高于正常下颈椎。ACDF、ACCF术后相邻节段椎间盘及关节突关节应力峰值在各个运动方向上高于正常下颈椎组。结论颈椎融合术后总体ROM减少、相邻节段ROM增加,并且相邻节段椎间盘及关节突关节应力峰值升高,显著改变了颈椎的正常生理特性。     

早期手术配合药物治疗24例颈椎脊髓损伤的体会

目的 总结颈椎脊髓损伤后的处理，药物的选择运用，手术时间和手术方案的选择。方法 通过对24例病人治疗的临床资料进行总结和分析。结果 本组病人随访1～3年，平均20个月，随访结果按Frankel分级A级1例，B级2例，C级7级，D级6例，E级8例。结论 颈椎脊髓损伤后早期手术及合理的使用药物是提高临床疗效．恢复颈椎稳定和神经功能的重要手段。     

一种新西兰兔颈椎椎间融合模型的建立及评价

目的 利用兔颈椎骨性结构测量数据建立兔颈椎椎间植骨融合内固定动物模型,观察不同时间点椎间融合情况。 方法 选取雄性健康新西兰大白兔36只（2.0~2.5 kg）,随机分为A、B、C、D 4组,每组9只。A组用于解剖测量兔颈椎椎体结构;B、C、D组造模行颈椎椎间植骨融合内固定,植骨材料选用兔自体髂骨。术后4、8、12周对实验动物或标本分别进行大体观察、X线检查、手触检查及微型计算机断层扫描（micro computed tomography,Micro-CT）。 结果 自颈2（C2）~颈6（C6）椎体长度、椎体下端矢状径、椎体下端斜径差异有统计学意义（P＜0.01）。X线检查显示B、C、D组植骨充分,钢板螺钉置入情况良好,仅1例术后发生螺钉松动退钉。B、C、D组手触检查颈椎融合率分别为22.2%（2/9）、55.6%（5/9）、88.9%（8/9）。C组新生骨体积与植入材料总体积比值和X线评分高于B组,D组BV/TV和X线评分高于B组和C组,差异有统计学意义（P＜0.01）。 结论 颈椎椎间植骨融合内固定模型建立方法简便,为颈椎椎间融合的基础研究提供了一种可靠的动物模型。     

C5/C6颈椎间盘突出症患者颈髓受压程度与颈椎MRI测量值相关性分析

目的探讨C5/C6颈椎间盘突出症患者颈髓受压比例(E值)与颈椎磁共振成像测量值间相关性。方法回顾性分析2017年4月至2019年4月我院放射科接诊的80例C5/C6颈椎间盘突出症患者,入院后均行MRI检查,根据颈椎MRI矢状位成像上按照E值分为1组(E值≥66%,n=24)、2组(E值33%~66%,n=29)、3组(E值<33%,n=27)。对比3组一般资料[性别、年龄、病程及颈椎功能(JOA评分)]及椎间孔面积(M值)、椎间隙前缘高度(D值)、颈椎C2~7Cobb角等MRI其他相关测量值,分析E值与M值、D值、颈椎C2~7 Cobb角间关联性。结果经单因素方差分析可知,3组JOA评分存在明显差异(P<0.05),且两两比较,1组高于2组,2组高于3组(P<0.05);3组E值、M值、D值及C2~7 Cobb角存在明显差异(P<0.05),且两两比较,1组高于2组,2组高于3组(P<0.05);经Spearman分析可知,E值与M值、D值及C2~7 Cobb角呈明显正相关(r1=0.621,P1=0.002;r2=0.604,P2=0.003;r3=0.579,P3=0.011)。结论E值越低,C5/C6颈椎间盘突出症患者脊髓受压越严重,颈椎功能越差,患者颈椎M值、D值、颈椎C2~7 Cobb角与E值均存在明显正相关关系,通过MRI测定患者颈椎M值、D值及颈椎C2~7 Cobb角,可对患者颈髓受压严重程度进行评估,具有较高应用价值。     

利用18G细针行颈椎及上胸椎椎体成形术

目的探讨利用18G穿刺针行颈椎及上胸椎椎体成形术的操作方法、临床疗效、及并发症。方法2003～2008年对9例颈椎及上胸椎转移性病变（12个椎体）行经皮椎体成形术.其中C5、C6、T3、T4、椎体各2个,C4、C7、T5、T7椎体各1个。在DSA机透视或和CT机联合监视下于局麻下将18G穿刺针经皮穿刺进入靶椎体,颈椎病变采用前外侧入路,上胸椎病变采用椎弓旁入路,在进行椎体静脉造影后注入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）1～3.5ml。治疗后行CT检查了解椎体破坏及PMMA在椎体中弥散情况,对患者进行随访以观察临床疗效和并发症。结果所有病例术后PMMA填充病灶良好,术后一周左右患者疼痛症状均有不同程度减轻,未发生穿刺道出血及PMMA外溢所导致的并发症。结论利用18G细针穿刺行颈椎及上胸椎椎体成形术简单可行,创伤小,安全,并发症少,并且可取得满意的治疗效果。     

颈前路复位手术治疗难复性下颈椎脱位14例临床分析

目的:探讨前路治疗难复性下颈椎脱位的复位方法、安全性及疗效。方法:对行颅骨牵引不能复位的14例下颈椎脱位均行前入路手术,对单侧脱位(9例)上下椎体,边撑开,边旋转,解开交锁,复位;对双侧脱位(5例)上下椎体,边撑开,边按压上位椎体,向下、前撬拔下位椎体,解开交锁,复位。继行植骨,前路钢板内固定。结果:术后随访3~48个月,1例C₄脱位伴截瘫患者于术后1周因呼吸肌麻痹呼吸衰竭死亡;余13例中ASIA A级4例,治疗前后无变化;B级4例转为C级2例;C级3例转为D级;D级2例转为E级。结论:颈前路复位手术治疗难复性下颈椎脱位,可达到一期解开交锁而复位,避免前后联合入路或传统手术结合颅骨牵引等复杂操作,减少手术创伤和风险。     

下颈椎颈前路反向椎弓根螺钉内固定的解剖学研究

目的研究下颈椎的相关解剖学特征,探讨颈前路反向椎弓根螺钉(ATPS)内固定技术的可行性。方法对30例下颈椎CT检查的影像学资料进行三维重建,利用Advantage Workstation4.2后处理工作站软件测量下颈椎的解剖学数据,进行统计学分析,制定出ATPS内固定的置钉参数。结果测量数据男性和女性、左侧和右侧比较,差异无统计学意义(P>0.05)。C3～C4进钉点位于置钉椎弓根对侧,正中矢状面旁2mm,距椎体上终板平面7～8mm,进钉角度为外倾47°～48°、下倾8°～23°;C5进钉点位于置钉椎弓根同侧,正中矢状面旁1～2mm,距椎体上终板平面7～8mm,进钉角度为外倾45°～48°、下倾9°～23°;C6～C7进钉点位于置钉椎弓根同侧,正中矢状面旁3～4mm,距椎体上终板平面7.5～8.5mm,进钉角度为外倾33°～40°、下倾10°～27°。C3～C7节段,进钉直径为3.5mm、4.0mm、4.5mm,进钉长度为30mm。结论 ATPS内固定技术可用于下颈椎内固定,并总结出进钉参数。ATPS内固定技术有可能对颈前路内固定翻修、椎体破坏、严重骨质疏松等困难情况提供帮助。