儿童颈椎弯曲及拉伸的生物力学评价

目的研究儿童颈椎在屈伸弯曲负载时的生物力学反应及在拉伸牵引负载时的反应与破坏阈值。方法从10具2～12岁未固定的儿童尸体上分离出具有完整韧带结构的头颈复合体,每个标本在T2进行包埋,在颈部施加纯力矩进行准静态的非破坏性屈伸弯曲测试。在屈伸弯曲测试后,每个标本进行拉伸预载,然后用MTS材料试验机施加拉伸牵引,进行一系列非破坏性的拉伸递进测试,直至标本破坏。结果颅～C2,C2～T2,颅～T2的平均扭转刚度分别为(0.718±0.068)N·m/deg,(0.071±0.018)N·m/deg和(0.041±0.007)N·m/deg。研究发现平均扭转刚度与儿童年龄无关。在破坏性拉伸测试中,平均拉伸力为(725.7±171.0)N及平均位移为(20.20±3.24)mm时标本被破坏。2～4岁组标本的平均最大拉伸力[(594.5±142.5)N]与6～12岁组标本的平均最大拉伸力[(867.8±70.5)N]相比差异有显著性意义(P<0.05)。拉伸负载的平均线性刚度为(34.7±5.7)N/mm。儿童年龄对平均线性刚度无显著性影响。结论本研究提供了儿童颈椎在准静态弯曲及拉伸负载下的生物力学反应及耐受力的有价值信息,为儿童创伤的临床救治和防护研究提供了一个良好的理论基础。

Biomechanical response of the pediatric cervical spine under bending and tensile loading