胸廓对侧凸脊柱动态响应稳定性的影响

本研究通过比较胸廓对正常脊柱和Lenke1型侧凸脊柱稳定性影响的差异,以期揭示胸廓对侧凸脊柱的保护作用。首先,根据X射线计算机断层扫描(CT)图像数据,建立了正常脊柱无胸廓(N1)、正常脊柱正常胸廓(N2)、侧凸脊柱无胸廓(S1)和侧凸脊柱变形胸廓(S2)共4个脊柱有限元模型(SFEMs),模型均是从第一胸椎至骶椎(T1～S)。然后,通过模态分析获得了4个SFEMs的固有振动特性。最后,通过稳态分析得到4个SFEMs在外界激励下的最大振动幅度。最终研究结果显示,与N1相比,N2的T4～T6节段在X轴(冠状轴)方向、Y轴(矢状轴)方向、Z轴(垂直轴)方向的最大形变分别减少了38.44%、53.80%、33.72%;与S1相比,S2的侧凸节段T4～T6在X、Y、Z轴方向的最大形变分别减少了44.26%、增加了32.80%、减少了49.23%。由此可见,对于正常脊柱来说,胸廓在3个方向都可以提升整个脊柱的稳定性;对于所研究的Lenke1型侧凸脊柱,胸廓减弱了侧凸脊柱在X轴和Z轴方向上的振动,并提高了这两个方向的稳定性,而在Y轴方向上,由于侧凸前倾严重,变形的胸廓加剧侧凸脊柱此方向的振动并破坏此脊柱Y轴方向稳定性。本研究揭示了胸廓对侧凸脊柱稳定性影响的生物力学特性,对侧凸脊柱患者的日常保护方式和防护工具的研究具有指导性意义。