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1.
目的分析棘突间撑开器Coflex和X-STOP在治疗腰椎管狭窄中的不同生物力学特性,为棘突间植入物的设计改进提供参考。方法依据1名正常志愿者中立位下螺旋CT扫描资料构建L2~5健康腰椎有限元模型、L4/5椎间盘轻度退变有限元模型、棘突撑开器X-STOP和Coflex的动态固定模型,并对4组模型分别模拟前屈、后伸、侧弯和轴向旋转,验证和对比分析活动度(range of motion,ROM)的变化和应力在棘突和撑开器上的分布。结果与退变模型相比,Coflex和X-STOP有效限制退变节段后伸ROM-48.12%和-75.35%,Coflex还能限制前屈ROM-59.58%,侧弯和扭转ROM不受限制。Coflex和X-STOP减少椎间盘后伸时应力达-58.03%和-80.75%,Coflex在前屈时应力减少-52.84%。侧弯和扭转的ROM基本不受影响。Coflex最大应力发生在前屈时U型弯处,X-STOP最大应力出现在扭转时左翼螺钉连接处。Coflex与腰椎接触最大应力发生在扭转时,为31.38 MPa。X-STOP与腰椎接触最大应力发生在侧弯时,为46.86 MPa。结论 Coflex和X-STOP是治疗腰椎管狭窄的有效方法,均可以显著降低后伸ROM和椎间盘压力,对相邻节段无明显影响。  相似文献   

2.
腰椎棘突间Coflex动态固定的三维有限元分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
目的比较腰椎棘突间Coflex动态固定、单纯减压及坚强固定术后各节段活动度及椎间盘应力,分析Coflex系统的生物力学特点。方法运用三维有限元方法建立正常成人腰骶椎模型,及开窗减压、棘突间Coflex动态固定、椎弓根钉棒坚强固定模型,约束骶骨及髂腰韧带,施加500N预载荷和7.5Nm运动附加力,测量腰椎节段各方向的活动度及椎间盘应力。结果 Coflex固定模型活动度和椎间盘应力分别为,植入节段(L4/5):前屈3.15°,2.571MPa,后伸1.21°,2.109MPa;上位邻近节段(L3/)4:前屈3.46°,2.001MPa,后伸2.75°,3.149Mpa;下位邻近节段(L5S1):前屈3.22°,2.681MPa,后伸2.46°,3.812MP。结论 Coflex动态固定可保留植入节段部分活动度并减低其椎间盘应力,而对相邻节段活动度及椎间盘应力无明显影响。  相似文献   

3.
应用有限元分析方法研究在L4/5植入X STOP类型产品时该节段的稳定性,以及对相邻节段的生物力学影响。依据一名正常志愿者中立位下螺旋CT扫描资料,利用Mimics14、Geomagic Studio2012、Hypermesh12和Abaqus612 1等软件,构建L2~L5健康腰椎有限元模型和植入撑开器X STOP的动态固定模型,并模拟前屈、后伸、侧弯和轴向旋转,验证健康腰椎有限元模型的有效性和动态固定对照模型的生物力学特性。根据两组模型在椎间活动度、椎间盘应力等生物力学指标,证明X STOP可减少该节段7483%的后伸活动度,而相邻节段活动度基本不受影响。植入物和腰椎的最大应力出现在后伸时两者的接触面上,最大应力分别为333和1356 MPa。X STOP可以显著降低椎间盘压力和后伸活动度,对相邻阶段无明显影响。植入物和腰椎的最大von Mises应力出现在接触面上。对X STOP的改进提供理论支持,为下腰椎L4/5棘突间撑开器X STOP临床手术提供生物力学依据。  相似文献   

4.
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L3-4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,L3-4椎体植入撑开器后的椎体活动度明显小于植入前(P < 0.05),L2-3、L4-5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,L2-3、L3-4、L4-5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,L3-4椎体植入撑开器后的椎间盘压力明显小于植入前(P < 0.05),L2-3、L4-5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,L2-3、L3-4、L4-5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  相似文献   

5.
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。  相似文献   

6.
背景:腰椎退变性疾病目前的非融合内固定特别是棘突间固定理论上可以保留有益活动,在缓解疼痛的同时预防邻近节段退变。 目的:测量棘突间不同的撑开程度情况下节段椎间盘负荷分担及应力分布情况。 方法:新鲜成人腰椎标本L2~5,采用电子万能实验机模拟腰椎前屈、中立、后伸运动负荷。实验分为7组:正常脊柱组,形状记忆合金棘突间固定器支撑高度10,12,14,16,18,20 mm组。 结果与结论:支撑高度为10 mm的形状记忆合金棘突间固定器对植入节段椎间盘的压力分布无显著性影响;支撑高度为12 mm的形状记忆合金棘突间固定器在过伸时可分担46%的椎间盘后纤维环负荷(P < 0.05);支撑高度为14 mm的形状记忆合金棘突间固定器可维持植入节段的轻度前屈,在过伸时可分担约47%的后环负荷(P < 0.05),但后伸时会增大前环的负荷,当支撑高度远大于植入节段中立位时的棘突间高度时,屈伸活动时,后环的负荷显著降低的同时,前环负荷可增大达400%。提示支撑高度等于或略大于中立位棘突间高度的非融合棘突间固定器可分担椎间盘负荷并使椎间盘应力更均匀分布;但支撑高度过大会明显增大前环的负荷,如果用于神经源性间歇性跛行患者的椎间孔撑开,可能会加快椎间盘的退变。  相似文献   

7.
背景:目前Wallis非融合系统临床应用短期效果明显。 目的:构建Wallis腰椎非融合系统有限元模型,分析Wallis腰椎非融合在腰椎不同生理运动情况下的应力分布。 方法:选取8例腰椎间盘轻度退变的志愿者采用连续螺旋CT扫描,导入Materialise Mimics 10.01软件,三维重建L4~5椎体及椎间盘三维模型,与文献结果进行对比,验证模型有效性。在AutoCAD 2009软件中建立Wallis系统模型,导入Materialise 3-Matic 4.3 软件,将重建的Wallis模型按标准手术模式与腰椎模型拟合,导入Abaqus 6.9软件,生成有限元模型,并进行分析腰椎前屈、后伸、侧屈及旋转运动时Wallis腰椎非融合系统的应力变化。 结果与结论:实验所建立的腰椎三维有限元模型共有233 438个单元,48 174个节点;所建立的Wallis系统的三维有限元模型,共有11 857个单元,3 398个节点,将二者拟合,模型共有245 295个单元,51 572个节点,重建的三维模型可以精确地模拟Wallis非融合系统固定情况。通过应力云图显示前屈、后伸、侧屈及旋转运动下Wallis系统的应力分布情况,此模型说明Wallis系统参与了腰椎不同方向的活动,与腰椎很好地匹配,顺应了腰椎的运动,位于上下棘突之间的部分应力较大,且与下位椎体棘突相接触部分的应力最高。说明应用CT扫描技术及Mimics软件能直接与Abaqus软件进行对接,并能根据CT值直接赋值使Wallis腰椎非融合系统有限元模型的建立更加快捷和精确,Wallis棘突间撑开器植入后可分担椎间盘应力和小关节压力,Wallis系统本身和棘突应力升高,有棘突骨折及植入物疲劳性断裂的可能性。  相似文献   

8.
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L4-5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L4-5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L4-5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  相似文献   

9.
目的:探讨X-STOP棘突间撑开器治疗腰椎退行性疾病的中期临床疗效.方法:2008年1月~2011年3月,我院采用X-STOP棘突间撑开器治疗腰椎退行性疾病患者30例,其中男12例,女18例;记录并比较术前、术后及末次随访患者的腰腿痛情况、腰椎间活动度、椎间盘高度.结果:平均随访(2.9±1.23) a.术后患者腰腿痛明显缓解;JOA评分、ODI评分与椎间高度术后及末次随访数据与术前比较,差异有统计学意义(P﹤0.05);终板夹角术后及末次随访数据与术前比较,差异均无统计学意义(P>0.05).结论:正确选择合适的病例,X-STOP棘突间撑开器治疗腰椎退行性疾病的中期临床疗效满意.  相似文献   

10.
背景:非融合技术可以避免椎间盘髓核摘除和脊柱融合固定治疗椎退行性病变导致的椎间盘丧失原有的生物力学功能或加剧蜕变。 目的:总结各种腰椎棘突间非融合植入物特点、疗效及置入后生物力学的变化。 方法:作者检索1990/2012 PubMed数据库及中国知网数据库检索与腰椎棘突间非融合植入物治疗脊柱退行性病变的相关研究。 结果与结论:共纳入31条文献。棘突间非融合植入物能撑开病变节段棘突间隙,防止过度后伸,从而增加相应水平椎管横截面积和椎间孔高度,降低椎间盘负荷和小关节负荷,控制异常活动,保持运动功能来预防邻近节段退变,使失稳的腰椎达到正常状态的活动特性,实现动态重建腰椎序列。腰椎棘突间植入物可根据其特性及作用特点分为静态和动态两类,分别以X-STOP和Coflex为代表。由于不同的腰椎棘突间非融合植入物具有不同的特点,因而适应症状有所不同,应通过鉴别患者的不同发病原因,选择最合适的棘突间非融合器械进行个体化治疗,使其植入后更加符合生理情况应力分布。关键词:腰椎棘突间非融合植入物;腰椎退行性病变;生物力学;医学植入物;组织工程 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.17.036  相似文献   

11.
目的腰椎棘突间动态稳定装置Coflex是一种临床上腰椎退行性疾病手术治疗的器械,在置入时其U形底部与硬脊膜之间的距离是手术的关键,Coflex置入不同深度后对手术节段的影响是本文关注的问题。本文通过体外实验评估Coflex的U形底部与硬脊膜的距离对术后腰椎稳定性的影响。方法选取成年新鲜尸体腰椎(L1—L5)标本6具。每个标本按照实验过程分为6组模型:完整组(A组)、失稳组(B组)、10 mm安装组(C组)、5 mm安装组(D组)、0 mm安装组(E组)、融合组(F组)。对模型进行前屈/后伸、左右侧弯、左右旋转6个方向的运动测试,通过观察手术节段的运动角度和关节活动度(range of motion,ROM)来分析其稳定性。结果各实验组手术节段运动角度与完整组的相似性为E组D组C组B组F组;ROM的计算结果显示,E组的ROM值比其他组相对较小,刚度较大。结论前屈后伸、左右侧弯、左右旋转6种方向运动时,棘突间动态稳定装置Coflex置入位置距脊柱较近时,术后手术节段性能更加接近正常腰椎。  相似文献   

12.
背景:腰椎棘突间动态内固定Coflex系统主要用于治疗轻度腰椎管狭窄病例,其适应范围是否可有进一步的扩大? 目的:观察腰椎棘突间动态内固定Coflex系统治疗中年腰椎旋转不稳的近期疗效。 方法:对腰椎旋转不稳的11例中年患者行Coflex内固定术,均为L4~5节段性不稳定。所有患者术前及术后均行日本骨科学会(JOA)评分;观测影像指标包括手术前术后椎间隙中立角,过伸角,过屈角和 L4~5活动度。观察手术时间,术中出血量。 结果与结论:全部患者随访6个月。Coflex置入时间平均72.6 min,平均出血85.7 mL。术后6个月随访时,JOA评分由术前14.45±2.42提高到21.00±2.24,差异有显著性意义(P < 0.05)。L4~5活动度由术前(13.18±2.04)°减少到(8.09±0.94)°,差异有显著性意义(P < 0.05)。提示腰椎棘突间动态内固定Coflex系统治疗中年腰椎旋转不稳的近期疗效良好,腰椎稳定性有明显提高,中远期疗效尚待观察。  相似文献   

13.
This study was designed to measure the pressure distribution of the intervertebral disc under different degrees of distraction of the interspinous process, because of a suspicion that the degree of distraction of the spinous process may have a close relationship with the disc load share. Six human cadaver lumbar spine L2-L5 segments were loaded in flexion, neutral position, and extension. The L3-L4 disc load was measured at each position using pressure measuring films. Shape-memory interspinous process implants (SMID) with different spacer heights, ranging in size from 10 to 20 mm at 2 mm increments, were used. It was found that a SMID with a spacer height equal to the distance of the interspinous process in the neutral position can share the biomechanical disc load without a significant change of load in the anterior annulus. An interspinous process stabilizing device (IPD) would not be appropriate to use in those cases with serious spinal stenosis because the over-distraction of the interspinous process by the SMID would lead to overloading the anterior annulus which is a recognized cause of disc degeneration.  相似文献   

14.
目的 根据人体脊柱矢状面曲线建立腰椎 L4~ 5 活动节段力学简化模型,对该模型结构进行有效性验证与分 析。 方法 采用基于飞行时间测距原理的体外测量装置获取人体脊柱矢状面曲线,基于该曲线构建腰椎 L4 ~ 5 机 械简化模型,并从关节活动度(range of motion, ROM)、椎间盘应力( intervertebral disc pressure, IDP)分布及小关节 力(facet joint force,FJF)方面对模型有效性进行验证。 结果 在 0. 2、0. 4、0. 6、0. 8、1 kN 随动载荷( follower load, FL)下模型最大 IDP 分别为 0. 23、0. 46、0. 69、0. 92、1. 15 MPa,纯扭矩下模型屈曲、后伸、侧屈及轴向扭转时 ROM 分 别为 6. 61°、4. 03°、3. 30°、2. 03°,在 FL 和扭矩共同作用下屈曲、后伸、侧屈及轴向扭转时 IDP 分别为 1. 80、1. 00、 1. 36、0. 80 MPa,后伸、侧屈及轴向旋转时 FJF 分别为 79. 60、29. 49、94. 64 N。 结论 基于人体脊柱矢状面曲线构建 的力学简化模型可用于脊柱矢状面曲线变化的脊柱力学分析。  相似文献   

15.
背景:近年来脊柱非融合技术一直是脊柱外科研究与争论的热点。Coflex棘突间动力重建系统作为腰椎后路非融合器材,国外虽已应用较长时间,但国内尚处于试用阶段。 目的:探讨Coflex棘突间动力重建系统治疗腰椎退变性疾病的适应证,并对其早期临床疗效进行评价。 方法:2008-10/2010-06使用Coflex棘突间动力重建系统治疗腰椎退变性疾病31例,对其中随访超过1年的18例患者临床资料进行分析总结。治疗方式均为后路髓核摘除,椎管减压、Coflex棘突间动力重建系统置入;1例患者术中置入2枚Coflex。治疗前及各次随访时均对患者进行日本骨科学会下腰痛功能量表、中文版Oswestry功能障碍指数量表及目测类比评分法评估,并测量治疗前后、各次随访时腰椎前屈后伸位置入节段及其上下节段活动范围、Colfex上下极板夹角及置入节段椎间隙高度。 结果与结论:患者均获随访,随访时间12~20个月。末次随访时患者日本骨科学会下腰痛功能量表评分、中文版Oswestry功能障碍指数量表评分及目测类比评分均获显著改善;治疗前后置入节段椎间高度及其上下节段椎间活动度差异均无显著性意义(P > 0.05),末次随访时Coflex上下极板夹角在过伸位较中立位显著增大(P < 0.05)。提示Coflex棘突间动力重建系统对腰椎间盘突出症、椎管狭窄及腰椎不稳等腰椎退变性疾病安全有效,在腰椎后伸时能够有效分担载荷,同时对腰椎生理活动影响较小,有利于维护腰椎功能,早期临床疗效肯定。  相似文献   

16.
腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症等腰椎退行性疾病是临床上引发患者腰腿痛的常见病因,腰椎融合术是腰椎退行性疾病保守治疗无效后的常见手段.但脊椎融合术对患者创伤大,且易致融合节段畸形、疼痛、螺钉断裂、再手术率高、加速邻近节段退变等问题,这些问题迫使研究者们去探寻其他的治疗手段,非融合动态固定系统是大家目前研究较为广泛的一种替代...  相似文献   

17.
背景:国内应用较广的棘突间动态系统Coflex存在较高的棘突骨折并发症发生率。 目的:通过有限元分析,验证改良的Coflex设计中与脊柱棘突的接触中的刚性限制,为半刚性限制,从而减少在脊柱屈伸,侧屈及旋转活动中棘突的受力情况,降低棘突骨折的发生。 方法:提取首都医科大学附属北京朝阳医院影像系统中腹部CT扫描患者的图像,建立腰椎三维有限元模型;通过精密仪器测量在CAD软件SolidWorks软件中建立Coflex及改良后的系统模型;在SolidWorks软件中进行棘突模型简化,在ANSYS软件中分析假体模型在拉力、剪切力和轴向旋转力作用下的静态受力情况。 结果与结论:在拉力、横向剪切力和旋转力作用下,与Coflex系统相比,改良后的系统中棘突模型应力明显减小(P < 0.01)。说明改良后的模型在棘突骨骼受力方面均优于原方案,能够减少在脊柱受力情况下的棘突应力,降低了棘突骨折的发生。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 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   相似文献   

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