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

Effect of different stretching durations on adjacent lumbar segments: changes in intervertebral disc stress and displacement