国产新型腰椎棘突间撑开器体外生物力学测试及有限元分析

文题释义： 三维有限元分析：运用计算机三维模型,从结构、形态、弹性模量上模拟人体腰椎屈伸、侧弯、轴向旋转活动,通过应力云图直观显示在不同位置棘突间撑开器、椎体植入节段及临近节段的应力分布及腰椎活动度等情况。有限元分析只是一种模拟实验,因此其对该装置的评价需要结合动物实验和临床观察,才能更接近实际。 体外生物力学：是应用力学原理和方法对生物体中力学问题定量研究的生物物理学分支。随着生物力学在医学领域的不断发展,运用生物力学来检测新设计的脊柱内固定器械的生物特性已成为一项必经程序。体外生物力学实验试件通常选择的是内固定器械与实验标本共同组成的标本单元。采用此形式对测试物体进行脊柱屈伸、侧弯和侧旋等生理载荷模式下的力学测试,可更加精确、方便和准确地获得内固定器械特性参数,与三维有限元分析相辅相成。 背景：腰椎棘突间撑开器非融合系统为腰椎退行性疾病提供了一种新的治疗选择。但目前国内临床对于腰椎棘突间撑开系统的应用及研究严重不足,对于适用于国人的国产化腰椎棘突间撑开器更是鲜有报道。 目的：通过人体腰椎三维有限元分析技术和山羊腰椎体外生物力学实验分析国产新型棘突间撑开器生物力学特点,验证新型腰椎棘突间撑开器的科学性和有效性。 方法：①国产新型腰椎棘突间撑开器有限元分析：通过正常成人腰椎CT资料建立L₂-L₅椎体三维模型,随后依次建立国产新型腰椎棘突间撑开器模型、国产新型腰椎棘突间撑开器腰椎非融合系统模型,赋予腰椎生理情况下的力学条件,对新型撑开器植入前后进行生物力学分析;②国产新型腰椎棘突间撑开器体外生物力学分析：获取24只成年雄性山羊腰椎(L₁-L₅),在L_3-4棘突间植入国产新型腰椎棘突间撑开器,撑开器植入前后检测腰椎标本前屈、后伸、侧弯、旋转状态下的腰椎活动度与椎间盘压力。 结果与结论：①在撑开器植入后,责任节段后伸时活动范围及椎间盘压力减小,相邻节段活动度和椎间盘压力几乎不受影响,从理论上验证了腰椎棘突间撑开器可以为腰椎退行性疾病的治疗提供了生物力学依据,为预防临椎病贡献了理论参考。②在后伸状态下,L_3-4椎体植入撑开器后的椎体活动度明显小于植入前(P < 0.05),L_2-3、L_4-5椎体植入撑开器后的椎体活动度与植入前比较差异无显著性意义(P > 0.05);在前屈、侧弯、旋转状态下,L_2-3、L_3-4、L_4-5椎体植入撑开器后的椎体活动度与植入前比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。在后伸状态下,L_3-4椎体植入撑开器后的椎间盘压力明显小于植入前(P < 0.05),L_2-3、L_4-5椎体植入撑开器后的椎间盘压力与植入前比较差异无显著性意义(P > 0.05);在前屈、侧弯、旋转状态下,L_2-3、L_3-4、L_4-5椎体植入撑开器后的椎间盘压力与植入前比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。③结果表明,国产新型腰椎棘突间撑开器的科学性和有效性均从三维有限元分析和体外动物腰椎标本实验得到了有力验证,为国产新型棘突间撑开器的活体动物实验、临床实验、临床应用以及临床生产提供了有力的依据。 ORCID: 0000-0001-6432-9794(王宝东) 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     

保留后部韧带复合体结构对腰椎减压融合术后相邻节段生物力学特性的影响

目的比较人体腰椎标本保留后部韧带复合体(posterior ligament complex,PLC)结构在位移及载荷两种不同加载模式下对腰椎减压融合术后相邻节段生物力学特性的影响。方法 6具急性脑死亡新鲜青年男性T12~S2尸体标本,每个标本在位移及载荷加载两种模式下依次完成以下状态的生物力学测试:完整状态、L4~5椎板间大开窗减压固定、L4~5全椎板切除减压固定。通过摄像系统非接触式测量融合相邻节段运动范围(range of motion,ROM),并进行对照研究。结果在位移加载模式下,全椎板切除组屈曲ROM较椎间大开窗组显著增加,而在后伸、侧弯及旋转方面两组无显著性的差别。结论位移和载荷加载模式对腰椎融合术后相邻节段的生物力学影响存在差异性。与保留PLC结构的椎间大开窗减压方式相比,破坏PLC结构的全椎板切除减压方式可以导致相邻节段屈曲ROM显著增加,并提高相邻节段在后伸、侧弯及旋转等运动状态下ROM,其远期出现融合相邻节段失稳的可能性大。     

以三维非线性有限元法分析融合腰椎的生物力学变化

背景：MATLAB具有大型数值计算、数学绘图和简单有限元分析的能力,建模速度快,能够识别BMP和JPG格式的灰度图,并可将识别的数据直接转换为ANSYS三维有限元软件可识别的格式,避免了常规在Autocad软件中图像的重新定位和二次处理而产生的人为误差。 目的：寻求一种简便、快捷、准确的方法建立各种腰椎融合模型,对腰椎融合后腰椎活动节段的生物力学进行分析。 方法：利用薄层CT技术,结合Matlab(Matrix Laboratory即矩阵实验室)科学计算软件,辅助Ansys有限元分析软件建立各种腰椎融合模型。对所建立的模型施加各种载荷,分析其生物力学变化。 结果与结论：对所建立的融合模型施加轴向、屈曲及伸展载荷后,生物力学分析得出所有的融合模型中椎体间融合稳定性最好。和关节间融合相结合,椎体间,侧后方,后方融合模型的轴向位移较单独的椎体间,侧后方和后方融合模型分别减少5%、1%和4%。在伸展-屈曲载荷条件下旋转角度分别减少23%、11%和45%。应力向融合部位集中的现象表明融合块可增加载荷的转移。说明薄层CT和Matlab软件的辅助使得Ansys有限元软件建立腰椎融合模型的速度和精度提高。小关节融合和椎体间,侧后方,后方融合相结合,可使腰椎获得更好的稳定性,这种稳定性的增加在后方融合中更为显著。后方融合模型的应力分布更加合理。     

不同扭矩对腰椎融合后邻近上节段生物力学影响的实验研究

目的　探讨腰椎融合后不同扭矩对邻近上节段椎间盘内压、关节突关节压力的影响。 方法　选取12具猪腰椎,随机分成2组,比较融合（L4/5）前、后两种状态下三种不同扭矩加载邻近上节段（L3/4）椎间盘内压、关节突关节压力的差异。 结果 融合后随着扭矩的增加椎间盘内压增加,扭矩越大椎间盘内压变化越明显(P=0.023); 非融合组及融合组伴随着扭矩的增加关节突关节压力逐渐增加, 扭矩越大关节突关节压力越大。融合组较非融合组关节突关节压力变化明显（P=0.046）。 结论 腰椎融合后, 随着扭矩的增加邻近上节段腰椎间盘内压呈增高趋势; 关节突关节压力随着扭矩的增加关节突压力而增加。     

腰椎椎间植骨融合的三维有限元分析

本研究首先建立腰椎椎间融合三维有限元模型,旨在分析腰椎椎间融合内部生物力学响应。在此基础上进行前路单节段融合,以观察复位,融合,固定后的应力分布和临近节段退变机制。目的为脊柱内固定设计和应用提供理论依据。同时为腰椎融合,固定进行临床观察和研究,尤其以手术方法的选择和适应症提供参考。     

脊柱融合内固定致邻近节段退变的生物力学机制

目的：从生物力学角度了解融合内固定对腰椎邻近节段的影响。方法：9具新鲜腰1～骶椎尸体标本分别近、远端固定，在脊柱三维运动实验机上施以8Nm纯力偶矩模拟人体行屈伸、左右侧弯及旋转活动，观察L3～4、L4～5、L5～Sl节段运动范围(ROM)；随后进行各种模拟手术并安装内固定，依次测定CD内固定(CD)、CD加椎体间植骨(CD-骨块)、CD加TFC(CD—TFC)状态下各节段ROM值并进行统计学分析。结果：①各融合术式均可使固定节段达到即刻稳定性，L4～5节段ROM值明显减小；②L3～4节段在屈伸、侧弯和旋转时有明显位移增加，L5S1节段在旋转时ROM值明显增加，屈伸和侧弯时ROM值改变无统计学意义。结论：脊柱融合内固定术后，相邻节段位移增加、运动模式改变，易继发不稳和退变。     

腰椎椎间融合联合邻近节段半刚性固定的有限元分析

文题释义： 半刚性椎弓根螺钉固定系统：一种经椎弓根的半刚性金属固定系统,介于软固定和坚强固定之间,可以联合融合术,也可单独使用。其椎弓根螺钉之间连接依赖于金属棒,这种金属棒具有一定弹性或者是可以微动的,一定程度上可以起到动态固定的作用,主要包括ISObar系统、Flex系统、DSS系统等。 腰椎邻近节段退变：是指腰椎融合后融合区邻近节段退行性改变,包括椎间隙狭窄、椎间盘信号降低、关节突退变、骨赘形成等异常改变,如果患者同时出现不稳定、椎管狭窄、增生性小关节炎、脊柱侧凸、椎体压缩骨折等,并伴有相应的临床症状称之为邻近节段退行性疾病。 背景：临床中腰椎退行性疾病的发生多伴有多节段病变,为减缓腰椎融合后邻近节段退变,腰椎杂交手术成为一种较好的选择。以往临床观察中WavefleX系统单节段应用取得一定的效果,其在腰椎杂交手术中的应用缺乏生物力学研究结果支持。 目的：应用有限元方法分析腰椎融合联合上一位椎体置入WavefleX系统对邻近节段的生物力学影响。 方法：利用64排西门子螺旋CT机对静止仰卧志愿者行腰椎薄层扫描,扫描范围为T₁₁-S₁,志愿者对实验过程完全知情同意,且得到医院伦理委员会批准。将L_3-5水平CT扫描数据依次导入到Mimics医学图像处理软件及Geomagic Studio逆向工程软件中进行处理,于CAD软件SCDM中构建L_3-5的腰椎实体模型。在已通过验证的L_3-5腰椎模型基础上,分别构建后路椎体间融合模型与Hybrid模型,对3种模型进行赋值和负荷加载,在前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转工况下进行有限元分析研究。 结果与结论：①在前屈、后伸、侧屈、旋转状态下,相较后路椎体间融合模型,Hybrid模型L_3-4椎间盘应力值均有明显减小,后伸状态降幅最大,最大值减少约46%;②各状态下,相较后路椎体间融合模型,Hybrid模型L_3-4节段活动度均有明显减小,平均减小约26%,并小于完整模型;③各负荷下,应力云图显示WavefleX系统的连接棒上均有明显的应力集中,双侧的弹性系统的U形开槽凹面处应力明显增大;④位移云图显示,Hybrid模型中WavefleX系统的置入使得其前屈中心后移至弹性结构处;⑤上述结果说明,后路椎体间融合+WavefleX半刚性固定可有效降低上一位邻近节段的椎间盘应力并限其制过度活动,一定程度上维持了腰椎的正常运动特点。 ORCID: 0000-0001-5752-6546(王啸) 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     

三维有限元法分析前纵韧带对腰椎生物力学影响

该文基于人体 DICOM 图像建立了更符合人体解剖结构的 L4/5 节段腰椎三维有限元模型,模拟腰椎前屈、后伸、 侧弯及扭转 4 种运动状态下的生物力学响应。前纵韧带（ALL）受损后腰椎的关节活动度（ROM）增大,后伸时增大最显著。ALL 受损后应力减小且分布发生改变,后伸时应力最大位置由韧带上部转移至韧带下部,侧弯时应力作用范围明显缩小。ALL 受损后应变分布发生不同程度的改变,产生明显的纵向形变。除扭转外,其他运动状态下 ALL 应变增大,后伸和侧弯应变增加量最大。ALL 主要限制后伸运动,ALL 受损后腰椎稳定性下降。ALL 受损后进行后伸和侧弯运动时可能会加重已有的损伤,因此 ALL 受损患者应尽量减少过度后伸和侧弯运动。该文的仿真实验可对韧带损伤疾病的诊断治疗提供支持和参考。     

单边双通道内镜下腰椎椎间融合的生物力学分析

背景：单边双通道内镜下腰椎椎间融合作为新颖的微创技术已被广泛应用于腰椎退行性疾病的治疗,但融合器沉降作为一种术后并发症仍无法完全避免。目的：通过有限元模型分析单边双通道内镜下腰椎椎间融合技术的生物力学特点,以及在不同高度融合器和骨质疏松条件下融合器沉降的风险。方法：基于健康成年男性志愿者的CT数据构建了L₄-L₅椎体有限元模型,依据单边双通道内镜下腰椎椎间融合手术方式,依次构建置入8,10,12 mm 3种不同高度融合器的模型,每种高度融合器模型分为骨质正常和骨质疏松两种情况。在L₄上表面施加500 N的随动载荷和10 Nm的力矩,模拟前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转运动,观察并分析不同工况下各种模型的相对活动度、椎弓根钉-杆系统应力及终板应力。结果与结论：(1)在相同运动状态下,6种椎间融合模型的相对活动度均明显低于正常腰椎模型;6种椎间融合模型前屈运动下的相对活动度最大,后伸运动下的相对活动度最小;在相同骨质与运动状态下,随着融合器高度的增加,椎间融合模型的相对活动度减少;(2)在相同骨质与运动状态下,随着...     

椎板切除对腰椎融合后邻近节段生物力学的影响

目的从生物力学角度研究后路不同程度椎板切除对腰椎融合手术后邻近节段的影响。方法在完整腰椎有限元模型基础上,建立3种椎板切除程度不同的手术模型:双侧小关节切除(Bi-TLIF)、半椎板切除(PLIF)、全椎板切除(LAM-PLIF)。对不同模型在生理载荷下的生物力学响应进行研究,对比手术模型椎间活动度、椎间盘内压以及小关节接触力相对于正常模型的变化。生理载荷采用400 N随动载荷+7.5 N·m力矩的方式施加在L1节段上终板上,加载过程中对骶髂关节面上的6个自由度保持约束。结果前屈状态下,手术组Bi-TLIF、PLIF、LAM-PLIF相邻节段L3～4生物力学变化明显,其椎间活动度比正常组依次增大1.0%、9.3%和24.5%,而椎间盘内压依次增大1.4%、4.3%、10.0%,在其他姿态下影响不明显。对于小关节接触力,Bi-TLIF、PLIF在L3～4节段有明显增加,而在L5～S1节段则不明显。结论椎板切除会增加腰椎融合手术后的邻近节段椎间活动度、椎间盘内压以及小关节接触力,这些生物力学变化可能会增大邻近节段退变的风险。椎板切除范围越大,对邻近节段产生的影响越大。因此,更多地保留后部结构复合体,对于减少腰椎融合后邻椎病的发生具有积极的意义。     

单双侧小关节分级切除的有限元分析

目的 :研究单双侧小关节部分和全部切除对腰椎稳定性影响。方法 :采用三维有限元法建立腰椎活动节段 (L3～L4 )的数学力学模型。结果 :全部切除L3～L4 节段间小关节 ,椎间盘纤维环的最大应力由 0 .72MPa上升为 0 .81MPa。活动节段的运动范围在单、双侧小关节切除时有明显增大 ,其最突出的倾向表现在轴向旋转和后伸旋转时 ,而前屈时最小。结论 :小关节不同程度切除后 ,腰椎活动节段纤维环最大VonMises应力的变化与其相对应的活动范围的变化呈明显的相关性。一侧小关节主要是限制活动节段向外侧扭转和向对侧弯 ,而对同侧的限制作用则较小     

腰椎间盘退变及腰椎融合的有限元研究进展

退变椎间盘腰椎有限元模型即通过椎间盘材料特性及形态结构的改变模拟椎间盘退变的病理过程。椎间盘退变后椎间盘刚度的增加对腰椎应力分布有明显的影响。椎体融合器植入后椎体的应力变化与融合器的形态、材料特性以及松质骨、终板的密度密切相关。     

空心拉力螺钉治疗腰椎峡部裂的三维有限元分析

背景:空心拉力螺钉技术治疗峡部裂有很多优势,但依然存在内固定的断裂、松动的风险。目的:通过三维有限元软件建立L₄-S正常模型、峡部裂模型及空心拉力螺钉治疗腰椎峡部裂模型,分析空心拉力螺钉治疗腰椎峡部裂的生物力学稳定性。方法:选择1名男性健康青年军人志愿者,对志愿者腰椎、骶椎进行三维CT扫描,获取影像学数据并保存为Dicom格式。将CT数据导入Mimics research 21.0软件初步建立几何模型,并进行偏差分析,将所得模型以STEP格式输出;再导入Solidworks 21.0软件分别建立L₄-S节段正常、L₅双侧峡部裂、空心拉力螺钉治疗峡部裂3组模型,分别用A,B,C表示,比较轴向压缩、前屈、后伸、左侧弯、左旋转5种工况下3组模型的生物力学特点。结果与结论:①相比于A,C模型,B模型在轴向压缩、前屈、后伸、左侧弯、左旋转5种工况下的整体最大位移均为最大,而A,C整体最大位移相差不明显;②C模型去除内固定之后,最大应力趋势与A模型相近,而B模型在左侧弯及左旋转时应力明显高于A,C模型;③3组模型的整体最大转角表明,...     

不同腰椎生理曲度下牵引的三维有限元分析

文题释义：腰椎牵引：是指令患者平卧于治疗床上,使用束带将患者前臂固定,达到医者固定患者双臂的目的;波浪式滚动气柱以腰背部为作用点进行顶推,控制多层气柱叠加高度使受试者腰部逐渐过伸牵引脊柱关节,实现对软组织的牵伸,并结合自身重力过伸牵引脊柱关节,能够增大椎间隙及调整椎小关节,最终达到理筋整复的作用。 三维有限元分析：是指在获取腰椎的CT图像数据,并导入到Mimics等软件当中建立的有限元模型基础上,将L₃的发生的位移变化带入MSC.Nastam软件中,高度仿真模拟人体在不同生理曲度下,计算分析出全腰椎各节段椎体、椎间关节、椎间盘、前纵韧带的应力值及分布情况的变化。 背景：近年来利用有限元分析方法研究腰椎生物力学成为热点,研究认为腰椎生理性前凸可减少腰椎间盘压力负荷,而对腰椎起保护效应。 目的：研究腰椎在正常生理曲度、屈曲位及最大过伸位下进行腰椎牵引时对L₁-L₅腰椎各节段的生物力学效应,并评估腰椎牵引的最佳生理曲度。 方法：选取1名健康男性志愿者,26岁,身高174 cm,体质量60 kg,既往体健,排除腰椎骨骼异常疾病。以受试者L₃为作用点徒手操作南少林倒盖金被法,利用DR机分别获得受试者腰椎起始位和最大过伸位的腰椎侧位片,构建全腰椎有限元模型。计算腰椎不同生理曲度下全腰椎各节段椎体、椎间关节、椎间盘、前纵韧带的应力值及分布情况的变化。研究方案的实施符合福建中医药大学附属康复医院相关伦理要求,受试者对试验过程完全知情同意。 结果与结论：①模拟腰椎前屈、后伸,左右侧弯,左右旋转6种工况活动度：L₁-L₂的前屈与后伸活动度之和为9.31°,左右侧弯9.84°,左右旋转4.43°;L₂-L₃：前屈与后伸10.22°,左右侧弯12.35°,左右旋转4.57°;L₃-L₄的前屈与后伸的活动度之和为11.20°,左右侧弯11.63°,左右旋转5.32°;L₄-L₅前屈与后伸活动度之和13.16°,左右侧弯11.58°,左右旋转5.05°;②在正常生理曲度牵引腰椎时,腰椎各个结构的应力值远大于过伸位牵引的应力值;前纵韧带应力值正常曲度是2.47 MPa,过伸位是21.20 MPa;L₃的椎体应力值达到最大,是过伸位牵引应力值的4倍;L₂-L₃的椎间关节及椎间盘的应力值在腰椎各个节段是最大的;③结果说明,腰椎在过伸位较正常生理曲度牵引下椎体、椎间关节、椎间盘的压力减轻更大,而且前纵韧带的压力值始终在安全范围内。腰椎在过伸位牵引时可能获得更好的临床疗效,同时具备一定的安全性。 ORCID: 0000-0002-4468-1464(李民) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

原位及复位融合腰椎滑脱的三维有限元分析

背景：由于脊柱结构复杂,对复位或原位融合后融合的腰椎节段应力分布变化特点的精确生物力学分析一直是个难点。 目的：通过建立L₄/₅节段退变性滑脱原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合椎弓根钉内固定的三维有限元模型来比较腰椎滑脱原位融合和复位融合两种手术方式在各种载荷下的生物力学变化及其对腰椎稳定的影响。 方法：根据健康成年男性的下腰椎CT数据,利用mimics,Catia和Patran,Marc等软件建立起L₄/₅节段的三维有限元模型,利用此模型模拟退变性腰椎滑脱,在此基础上建立L₄/₅节段原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合内固定模型,分析两模型在各种载荷下的应力分布特点,并比较异同。 结果与结论：L₄/₅节段退变性滑脱原位椎间融合椎弓根钉内固定和复位椎间融合椎弓根钉内固定三维有限元模型在前屈后伸侧屈旋转负荷下,该节段各部结构,包括椎体,椎弓根钉内固定器和椎间融合器上的应力变化没有显著差异。两模型都显示椎间融合器和椎弓根螺钉内固定器上分布的应力最大。结果表明退变性腰椎滑脱,行原位椎间融合内固定和复位椎间融合内固定后,复位与否对该节段生物力学没有显著影响。     

全内镜下腰椎板开窗减压有限元模拟建模及生物力学变化

文题释义： 腰椎有限元手术模拟建模：模型首先通过获取人体腰椎CT资料,以DICOM格式导入Mimics软件中建立L_4-5模型,再运用3-matic建立椎间盘和手术模型。将建好的模型进行网格划分,在Ansysworkbench 18.0中进行材料赋值及韧带添加,同时进行相关力学分析。 腰椎管狭窄症：是指由于腰椎中央管、侧隐窝及椎间孔的直径减少而导致的临床综合征,主要发生于65岁以上的老年人,主要病因包括椎间盘退变、小关节退变、退变性滑脱、退变性腰椎畸形等,进而引起以下腰痛及神经源性间歇性跛行为主的临床症状。 背景：全内镜下减压有效治疗腰椎管狭窄症为突破性前沿技术,相对于开放手术具有创伤小、操作可控、并发症少的特点,但其有限元力学分析鲜有报道。 目的：建立全内镜下腰椎椎板开窗有限元模型并探讨减压范围及髓核摘除对腰椎活动度及椎间盘应力分布的影响。 方法：采集1例L_4-5节段腰椎管狭窄症患者的CT 平扫数据,导入 Mimics 20.0软件中,建立退变腰椎L_4-5节段腰椎管狭窄有限元模型M。将模型M导入3-matic中进行手术模拟,分别为单侧小关节1/2切除及椎间盘1/4切除模型M1、双侧关节突1/2及椎间盘1/2切除模型M2、单侧关节突切除及椎间盘1/4切除模型M3。在ANSYS软件中对4种模型进行同等纯力偶矩的前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转6种工况活动及椎间盘同等载荷的力学对比分析。结果与结论：①与脊柱M模型比较,M1模型在6种工况下活动度相近,但M2和M3的活动度较M模型明显增大,特别是在左、右侧屈和前屈、后伸工况下,为 M模型整体活动度的130%-200%;②在椎间盘应力方面,M1模型在椎间盘后区、中区、右区各工况下等效应力的上升趋势不明显,在椎间盘左区、前区的等效应力有所增加,最大增加 63%,但没有出现较大的应力集中情况;而M2和M3模型,各区域椎间盘等效应力均出现较大程度上升趋势;③提示全内镜视下微创手术对不同类型腰椎管狭窄症减压手术精准可控,关节突关节切除及髓核摘除1/2以内对相应节段的生物力学稳定性影响较小,证实腰椎板开窗有限元模拟建模成功可靠,可为后续腰椎手术生物力学研究提供重要方法和依据。 ORCID: 0000-0002-9345-0515(刘金玉) 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     

有限元分析显微镜下不同比例髓核摘除后的腰椎力学特征

背景：国内腰椎髓核摘除后有限元模型多是建立在正常椎体模型的基础上,去除了完整的髓核组织,但是没有考虑到实际手术过程中髓核只是部分摘除以及椎板开窗同时对脊柱力学产生的影响。 目的：精确建立腰椎L4/5节段显微镜辅助下不同比例髓核摘除模型,比较髓核摘除前后的力学特征。 方法：选择1例腰间盘突出症患者,获取术前CT数据构建有限元模型并验证其有效性,再获取术后CT数据并构建显微镜辅助下椎板单纯开窗、开窗+髓核摘除1/3及开窗+髓核全部摘除共4种模型,给予特定加载条件下比较其在前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转6种载荷下的生物力学特征。 结果与结论：精确构建了显微镜下不同比例髓核摘除后腰椎的有限元模型。通过力学特征分析得知,显微镜下不同比例髓核摘除后腰椎在屈伸状态下的稳定性明显降低,应力趋向关节突、椎板峡部等后柱结构集中,在屈伸及椎板开窗对侧弯曲活动时影响较大,髓核摘除程度与其影响有关。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：