基于多刚体力学模型腰椎推拿斜扳法的优化

目的 综合考虑推拿的有效性和安全性,提出一种评价振荡激励和脉冲激励腰椎推拿斜扳法优劣的方法,并对振荡激励腰椎推拿斜扳法进行优化。方法 建立多刚体胸-腰椎生物力学模型,手法作用力作为模型的输入力,运用MATLAB/Simulink进行仿真,模拟得到腰椎各节段位移和加速度随时间变化的情况,对腰椎推拿手法行优化时,改变推拿作用力的核心要素频率f和操作次数n,比较腰椎各节段最大相对位移和最大加速度,并提出一种新的指标z,对推拿手法的有效性和安全性进行综合评价。结果 两种激励腰椎推拿斜扳法作用时,腰椎各节段最大相对位移没有差异;振荡激励腰椎推拿斜扳法作用时,腰椎各节段的最大加速度均明显小于脉冲激励腰椎推拿斜扳法作用时的最大加速度。当f=1～2.5 Hz时,推拿整体效果比较好,且整体效果与操作数无关,推拿作用力持续1个操作数即可;当f=3.33 Hz,n≥5时,推拿治疗效果最好,但此时腰椎各节段承受力也相对较大;当f≥5 Hz时,推拿整体表现不佳。结论 振荡激励腰椎推拿斜扳法比脉冲激励腰椎推拿斜扳法更安全,研究结果为医生提供一个比较合理的振荡激励腰椎推拿斜扳法操作参数的范围。     

不同运动状态下模拟人体腰椎结构特征变化的有限元分析

目的比较不同运动状态下正常与退变腰椎节段三维有限元模型的应力变化特点及量效关系,分析中医推拿手法对退变腰椎节段力学调衡作用机制。方法建立完整、真实人体脊柱退变腰椎节段(L4~5)三维有限元模型,模拟腰椎节段前屈与后伸的生理活动。在加载外力即中医推拿手法作用下,分析退变腰椎节段的应力变化特点以及外加载荷逐渐递增过程中退变腰椎节段的应力变化,并与正常腰椎节段在不同运动状态下的应力、应变改变趋势进行对比。结果在不同运动状态下,人体腰椎节段椎间盘内应力分布、髓核、纤维环等结构的弹性模量随着腰椎退变程度的增加呈逐渐增大的趋势。中医推拿手法作用后能改变椎间盘内的应力分布,一定程度地增大椎管内的空间,使神经根所受的应力减小,椎体、小关节应力、椎弓根应力后伸位大于前屈位;椎间盘内部应力前屈位大于后伸位;且均由上至下呈逐渐增大的趋势。结论中医推拿手法对人体退变腰椎节段力学环境的调衡起到改善和治疗腰椎间盘病变的目的。同时,与人体正常腰椎节段三维有限元模型对比,从生物力学环境与特性改变角度研究腰椎退变的过程,能够为中医推拿手法在临床中预防和治疗脊柱退行性疾病的推广应用提供科学依据,也为中医推拿手法有效地预防和治疗脊柱腰椎节段病损的生物力学机制的研究提供新研究思路。     

腰椎关节突结构差异影响腰椎退变机制的生物力学研究现状

<正>腰椎退行性病变导致的腰腿痛是当今社会造成劳动力丧失和残疾的常见原因之一,严重影响患者的生活质量,产生了巨大的医疗费用支出。腰椎关节突关节作为腰椎应力传导和运动控制的重要部分,其复杂的解剖结构和生物力学特点决定其在腰椎退变过程中起到了重要作用。关节突结构差异可能通过对关节突退变和椎间盘退变的影响进而加速腰椎整体退变的进程。通过影像学观察发现,这种差异与部分腰椎退行性病变的发生存在相关性[1-6],提示关节突结构差异通过特殊的     

椎间盘退变的腰椎活动节段力学模型

椎间盘是人体组织中最早发生退行性改变的部位。本文报告采用三维有限元方法建立的椎间盘退变腰椎活动节段的力学模型,着重分析其在直立时的应力分布与载荷传递情况。模型共有388个节点,组成293个单元,所得结构较为合理可靠。作者认为,本模型具有其独特的优点。可望用于进一步的研究。     

基于CAD技术的个体化退变腰椎有限元模型库的建立

目的根据退变腰椎的形态特征,采用计算机辅助设计（computer aided design,CAD）方法精确建立不同形态改变的退变腰椎L4-L5运动节段三维有限元模型。方法采用改良的“非种子区域分割”以及非平行“最佳切割平面”等一系列新型CAD方法精确建立包括终板凹陷角、椎间盘高度、腰椎小关节角及椎间盘前凸角改变的L4-L5节段表面模型基本“结构模块”,表面模型数据导入ANSYS获得各“结构模块”有限元模型后,通过界面间的拼接粘贴构建不同形态改变的退变腰椎有限元模型并进行充分加载验证。结果所构建的有限元模型包含L4-L5节段所有重要解剖结构,正常和退变腰椎有限元模型预测结果与体外实验生物力学研究结果相符合。结论基于CT数据的新型CAD方法实现了个体化退变腰椎有限元模型库的建立。     

小关节角矢状化、椎间盘退变对退变性腰椎滑移作用的有限元研究

目的探讨小关节矢状化与椎间盘退变间的关系及其对退变性腰椎滑移的作用和意义。方法采用一种新型CAD方法精确构建65°小关节角、45°小关节角、25°小关节角与正常椎间盘、轻度退变椎间盘、重度退变椎间盘相组配的9种腰椎L4-L5活动节段有限元模型。生理压缩载荷下,分别对9种有限元模型的生物力学参数进行测试。结果与小关节角45°和25°有限元模型相比,小关节角65°有限元模型的矢状方向椎体前移位增加,关节突、峡部等效应力和关节突水平方向接触力明显增加;小关节角65°有限元模型的终板膨出减小,纤维环基质应力增加。与正常有限元模型相比,椎间盘轻度退变有限元模型刚度下降,小关节突及峡部应力轻度增加。9种有限元模型中,轻度退变椎间盘结合小关节角65°有限元模型的抗前剪力能力最差。结论小关节角矢状化既是退变性腰椎滑移的原发诱因,又是局部应力变化导致关节突再塑形的继发病理改变,矢状型小关节腰椎活动节段矢状方向内在不稳定性受椎间盘退变程度的影响,椎间盘退变对小关节角矢状化无明显促进作用。     

腰椎退变与不稳的影像学研究

目的：探讨椎间盘退变、小关节骨关节炎与腰椎退变性不稳3者之间的关系。方法：分析120个下腰痛患者的核磁共振影像与脊柱功能位X线片，腰椎不稳分为成角不稳，旋转不稳和水平不稳；椎间盘退变根据T2加权相被分为5级；小关节骨关节炎在T1加权相上被分为4级。结果：椎间盘退变程度和年龄成正相关，差异有显著性意义（P〈0．01）；有26．8％（93个）节段出现腰椎不稳，其中以椎间盘退变程度为1，2级的节段最为多见，与其他各级相比差异有极显著性意义（P〈0．01）；椎间盘退变和小关节骨关节炎呈正相关（J=0．937，P〈0．05），向前水平不稳和椎间盘退变和小关节骨关节炎明显相关，差异成极显著性（P〈0．01）。结论：放射影像测量的腰椎不稳定和小关节骨关节炎和椎间盘退变有明确的相关性。     

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。     

腰痛患者腰椎小关节退变与椎间盘退变的MRI比较

背景：研究脊柱退变的过程时发现椎间盘与小关节相互关联同时也相互影响,并将影响脊柱的正常功能及稳定,从而引起腰痛,而关于椎间盘和小关节的退变顺序一直存在争议。 目的：分析腰痛患者中腰椎小关节退变与椎间盘退变之间的关系。 方法：回顾性分析186例腰痛患者的腰椎MRI,对每例患者的L2-S1四个运动节段的小关节及椎间盘的退变进行评估。按年龄将入选人群分为3组(< 40岁,40-60岁,>60岁)。 结果与结论：腰椎小关节及椎间盘退变比率均随年龄增长而增加,二者退变均在L4-5、L5-S1节段退变最明显。在小关节与椎间盘的退变比率比较中,在各年龄段的各节段中椎间盘退变比率均大于小关节退变比率,除了年龄< 40岁及40-60岁的抽样人群中L2-3小关节退变多于椎间盘退变,但差异无显著性意义(P > 0.05)。腰椎小关节退变与椎间盘退变之间的相关性呈弱相关(χ2=100.9,P < 0.001,gamma=0.22 )。结果提示椎间盘退变与小关节退变均随年龄增长而增加,二种退变间呈弱相关,而二者在腰椎退变中的退变顺序仍不明确,需进一步研究。 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     

腰椎椎弓峡部裂患者的椎间盘退变

目的：探讨腰椎椎弓峡部裂患者的椎间盘退变程度及其临床意义。方法对：对７３例腰椎椎弓峡部裂行腰椎ＭＲＩ检查。在正在中矢状面ＭＲＩ图像上根据Ｔ２加权像椎间盘信号强度判定相邻腰椎椎间盘退行性变程度。结果：７３例中椎间盘退变程度０级２２例,１级１７例,２级１３例,３级１４例,４级７例。椎间盘退变程度与年龄相关性非常显著,但与腰椎滑脱程度相关性不显著。结论;术前ＭＲＩ检查有助于判定椎瞳盘奶变程度并选择正确的     

不同程度述情障碍者威斯康星卡片分类测验的比较研究

目的：探讨高述情障碍者有无认知功能的受损及其特征方法：采用多伦多述情障碍量表中文版（TAS-20-C）对6126名在校大学生的述情障碍情况进行评定，以该量表得分值为标准，从最高分降序选取150名大学生作为述情障碍高分组，从最低分升序选取150名大学生作为述情障碍低分组，两组均接受威斯康星卡片分类测验（WCST）。结果：述情障碍高分组的总测验数、持续应答数、持续性错误应答数、完成第一次分类应答数、不能维持定势的次数均高于低分组（P〈0．05）；而高分组的正确应答数、完成分类数、概念化水平应答率则明显低于低分组（P〈0．05）；TAS-20-C的总分及因子分与WCST成绩呈显著相关。结论：述情障碍的高低与额叶功能受损的程度有关。     

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：     

有限元分析不同牵伸时长相邻腰椎节段和椎间盘应力及位移的变化

文题释义：脊柱手法床：该手法床是模拟南少林骨伤科整脊手法,将传统医学通督脉理论与现代牵伸理论相结合的一种机械设备。具体操作是借助智能调控高压缓冲气室对气柱速率和频率的调节及气阀门控制系统对气体的充放,可以模拟㨰动、弹拨、牵伸等多种手法,有利于促进手法的规范化、自动化发展。 腰椎三维有限元分析：腰椎三维有限元模型的建立是通过CT、MRI 等途径获取腰椎的影像学资料,使用MIMICS、GEOMAGIC STUDIO 以及HYPERMESH等相关的软件对图像进行处理并建立三维有限元模型。随着科学技术的不断发展,腰椎有限元模型的建立在一定程度上完善了腰椎间盘、椎体间小关节、连接韧带、关节囊等软组织以及周围肌肉等结构的模型建立。 背景：与传统牵伸手法对比,利用脊柱手法床气柱叠加结构进行牵伸可以很好地掌控牵引时间,通过有限元分析能详细计算出相邻腰椎节段的应力,为临床脊柱手法床的腰椎牵引提供更好的牵引处方理论依据。 目的：利用脊柱手法床模拟倒盖金被手法进行牵伸,并通过有限元分析不同牵伸时长对相邻腰椎节段应力大小及分布的影响。 方法：选择健康男性志愿者1例,年龄26岁、身高174 cm、体质量60 kg,受试者对试验方案理解并签署知情同意书,研究获得福建中医药大学附属康复医院伦理委员会的批准(批准号：2016XJS-001-01)。依据志愿者T₁₂-S₁的CT图像,建立正常人体腰椎的有效三维有限元模型,通过三维有限元分析利用脊柱手法床顶推L₃棘突时,L₃在手法的牵引下分别维持至10,20,30 s时,上下相邻的腰椎间盘、椎小关节的应力变化情况,并且分析该变化的内在规律及作用机制。 结果与结论：①顶推高度为5 cm,作用时长介于1.25-17 s时,相邻腰椎节段的应力值是持续增大的,椎间盘：L₂-L₃为4.60-5.68 MPa,L₃-L₄为5.26-6.61 MPa;椎小关节：L₂-L₃为7.01-8.67 MPa,L₃-L₄为5.22-6.50 MPa;②在顶推作用时长超过24 s以后,相邻椎间盘、椎小关节应力基本保持不变;③因此脊柱手法床作用于腰椎时对相邻腰椎节段不会造成损伤;使用脊柱手法床的作用时长应在25-30 s之间。 ORCID: 0000-0002-4468-1464(李民) 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     

斜外侧椎间融合结合不同内固定方式治疗退变性腰椎侧凸的有限元分析

目的 运用三维有限元分析法验证斜外侧椎间融合(oblique lateral interbody fusion, OLIF)辅助不同内固定方式治疗退变性腰椎侧凸(degenerative lumbar scoliosis, DLS)的生物力学稳定性。方法 建立L1～S1三维有限元DLS模型(模型1),模拟L2～5连续三节段OLIF手术及其结合不同内固定方式,分别建立单纯OLIF(stand-alone OLIF)模型(模型2)、椎体钉棒固定模型(模型3)、单边椎弓根螺钉固定模型(模型4)和双边椎弓根螺钉固定模型(模型5)。在直立、前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转工况下,记录并分析各模型融合节段活动度(range of motion, ROM)、融合器及内固定的应力及其分布情况。结果 6种运动工况下,模型2～5融合节段整体ROM均小于模型1;与模型1相比,模型3、4的ROM降幅大于模型2、小于模型5;前屈和后伸工况下,模型4与模型5的ROM降幅相仿;左右侧弯工况下,模型3与模型5的ROM降幅相仿。在所有运动工况下,模型3、4融合器应力峰值大于模型5、小于模型2;其中,模型3的L2～3、L3...     

不同程度肾积水对肾盂尿流动力学影响的模型研究

目的 基于计算流体动力学方法,研究不同程度肾积水中尿液的尿流动力学变化,从而评估肾积水程度对肾脏排石能力的影响。方法 建立分支型肾盂A组(正常A1、轻度肾积水A2、中度肾积水A3、重度肾积水A4),成熟壶腹型肾盂B组（正常B1、轻度肾积水B2、中度肾积水B3、重度肾积水B4）,胚胎壶腹型肾盂C组（正常C1、轻度肾积水C2、中度肾积水C3、重度肾积水C4）共12个模型,通过计算流体力学计算尿液在肾小盏颈部、肾大盏颈部、肾盂出口处的流速及速度矢量。结果 随着肾积水程度的增加,尿液在肾小盏颈部、肾大盏颈部、肾盂出口处的流速逐渐降低。在肾脏集合系统内的循环停滞区与速度边界层逐渐增大,结石受到的尿液剪切力随之降低,肾脏的排石能力也逐渐下降大。结论 肾积水会导致尿液的尿流动力学发生改变。在临床中选择肾结石治疗方式时,应该充分考虑不同程度肾积水对患者术后排石能力的影响,从而选择更合适的治疗策略。     

椎间盘部分切除对腰椎应力分布影响的有限元分析

腰椎间盘突出症是骨科常见病之一。椎间盘切除术被广泛应用于本症的治疗。本文采用有限元素分析法观察了椎间盘部分切除前后腰椎应力分布的改变。本研究观察到,在正常情况下,椎体上下缘的中央部位承受较大的应力;椎间盘部分切除术后,椎体上下缘的侧方承采应力大于中央部分。这些结果表明,椎间盘部分切除术后可引起腰椎应力分布紊乱,出现应力集中,引起骨质增生,从而影响手术的远期疗效。     

两种不同内固定术治疗股骨转子间骨折的对比研究

目的:比较髋动力螺钉(DHS)和股骨近端髓内钉(PFN)两种内固定术式治疗股骨转子间骨折的疗效.方法:2006年8月～2011年4月,手术治疗股骨转子间骨折183例,其中稳定性骨折38例、不稳定性骨折145例;随机分为两组,PFN组90例用PFN内固定术治疗,DHS组93例用DHS内固定术治疗.比较两组患者的手术时间、术中出血量、下地行走时间、骨折愈合时间及髋关节功能评分等相关数据.结果:术后随访6～36个月,平均15.3个月.两组手术时间、术中出血量、下地行走时间比较,差异有统计学意义(P＜0.05),而骨折愈合时间比较差异无统计学意义(P＞0.05).对于稳定性股骨转子间骨折,两种术式疗效的优良率比较差异无统计学意义(P＞0.05);对于不稳定性股骨转子间骨折,PFN组疗效优于DHS组(P＜0.05).结论:DHST和PFN两种内固定术式分别有其各自的优点和适应证,都是治疗稳定性股骨转子间骨折的好方法,PFN对于不稳定性股骨转子间骨折的治疗更有优势.     

与椎间盘镜手术有关的下腰椎解剖学参数的研究

目的 :观测与椎间盘镜手术有关的下腰椎解剖学参数 ,为该手术提供解剖学依据。方法 :选择 30～ 5 0岁正常成年志愿人员共 72例 ,通过普通X线腰椎正、侧位摄片及CT扫描 ,对下腰椎的解剖参数进行了观察。结果 :L3～ 5椎板下缘厚度分别为 (0 .95± 0 .14 )cm、(0 .85± 0 .12 )cm及 (0 .8± 0 .0 9)cm ,L3 ～S1黄韧带的厚度分别为 (0 .35± 0 .0 1)cm、(0 .35± 0 .0 1)cm及 (0 .35± 0 .0 1)cm ,L3 ～S1黄韧带在上位椎板附着部位距此椎板下缘的距离分别为 (0 .93±0 .12 )cm、(0 .6 5± 0 .0 8)cm及 (0 .6 2± 0 .0 8)cm ,L3～ 5硬膜外腔的大小 (中央 )分别为 (0 .5 1± 0 .0 8)cm、(0 .3± 0 .0 4 )cm及 (0 .15± 0 .0 3)cm ,L3～ 5椎板下缘距椎间隙的距离分别为 (- 0 .4 3± 0 .12 )cm、(0 .5 2± 0 .15 )cm及 (0 .98± 0 .13)cm ,L3～ 5椎板的宽度分别为 (2 .83± 0 .2 7)cm、(3.2 5± 0 .2 6 )cm及 (4.6 1± 0 .31)cm ,L3～ 5椎板的倾斜角度分别为 (6 5 .78±5 .2 7)°、(45 .5 3± 3.84 )°及 (32 .35± 2 .76 )°。结论 :了解与椎间盘镜手术有关的下腰椎解剖学参数 ,有利于椎间盘镜手术适应症的选择和手术方案的设计。     

The Lumbar Ligamentum Flavum Does Not Have Two Layers and Is Confluent with the Interspinous Ligament: Anatomical Study with Application to Surgical and Interventional Pain Procedures

Numerous authors over the years have reported that the lumbar ligamentum flavum has two layers. Our routine cadaveric dissections raised the question whether this understanding is correct, as we always have observed only one layer. Thus, the goal of this cadaveric study was to reevaluate the layers of the ligamentum flavum. Twenty lumbar levels from five fresh-frozen cadaveric specimens were used in this study. After dissection of the lumbar spine, the ligamentum flavum and interspinous ligament were exposed. Each lumbar level was transected through the zygapophyseal joint, and hematoxylin and eosin staining, Masson's trichrome staining and Verhoeff-van Gieson staining were performed. Continuation of the interspinous ligament and ligamentum flavum were observed invariably. There was no evidence of the existence of a two-layered ligamentum flavum. The lumbar ligamentum flavum does not consist of two layers, but is confluent instead with the interspinous ligament that attaches to the zygapophyseal joints. To convey this anatomy better, we suggest describing the lumbar ligamentum flavum as a structure that consists of interlaminar and interspinous parts. Precise knowledge of the ligamentum flavum's anatomy can be of clinical value, particularly when epidural anesthesia or lumbar puncture are performed. Clin. Anat. 32:34–40, 2019. © 2019 Wiley Periodicals, Inc.     

椎间盘高度降低及退变对腰椎生物力学影响的有限元分析

目的：分析椎间盘高度降低及退变对腰椎活动节段生物力学的影响。方法：首先采用一种新型CAD方法精确构建腰椎L4-5，活动节段正常高度椎间盘（NHD）、单纯高度降低椎间盘（PHDD）、椎间盘高度降低合并严重退变（DHDD）三种有限元模型。垂直压缩载荷下，分别对3种有限元模型的生物力学参数进行测试。结果：椎间盘高度降低及退变对腰椎活动节段轴向移位、后外侧椎间盘膨出、纤维环纤维应力最大值有明显的影响，DHDD模型的椎体一终板界面应力分布与NHD和PHDD模型明显不同。结论：高度降低后椎间盘刚度明显增加，DHDD最不易发生内层纤维环纤维破裂，关节突关节间隙与轴向移位比值是决定椎间盘承载力大小的关键因素，退变椎间盘对压缩应力有明显分散传递作用。