张嘉[1]2002年在《不对称应力对脊柱生长的影响及脊柱侧弯侧推矫正机制的研究》文中研究指明目的：脊柱侧弯的病因仍不清楚，而在其发展中，生物力学因素是极为重要的原因。侧弯后脊柱两侧产生不对称的应力，可能会引起两侧软骨终板的不平衡生长，是椎体楔形变、畸形发展的重要因素；而对这种不对称应力的矫正是脊柱侧弯矫正中的重要机制。本研究的目的是对侧方弯曲后脊柱两侧所受的正应力进行测定和计算，研究这种不对称应力的大小、与侧弯角度的关系以及侧推矫正时两侧应力的变化；从分子水平研究脊柱不对称应力对动物模型脊柱两侧软骨终板生长的影响；在体外实验中测试脊柱侧弯板棍系统(PRSS)内固定后脊柱标本的刚度及其钉钩的拔出力，并根据与完整脊柱刚度的比较来评估根据这种根据侧推矫正原理设计的内固定系统临床应用的可靠性。 方法：第一部分：选择12节段的猪脊柱标本12具，在材料试验机(MTX)上测定其侧弯时的刚度；根据所得的弯矩-角度曲线，应用连续梁力学模型计算侧向弯曲时猪脊柱标本两侧正应力与弯曲角度的数学关系。第二部分：选择6个月的未成年犬8只，随机分为实验组(弯曲内固定组，N=4)、内固定对照组(不弯曲内固定组，N=2)和假手术对照组(无内固定组，N=2)。叁组均手术切开显露，实验组置入预弯的内固定(PRSS)使犬脊柱弯曲固定；内固定对照组置入未预弯的内固定(PRSS)使犬脊柱保持直的固定；假手术对照组仅行手术显露，未行内固
张仲文, 叶启彬, 张亦良, 王亲猛, 张柏青[2]2008年在《脊柱侧弯应用PRSS矫正过程中的力学性能研究》文中提出[目的]脊柱侧弯时椎体和椎间盘出现凹侧低、凸侧高的楔形变,造成两侧的不对称应力;而在应用PRSS侧推矫形后不对称应力相应减少。本实验用模型实验方法研究PRSS矫正脊柱侧弯过程中的力学行为。[方法]椎体模型选择铝材,椎间盘及韧带模型材料选择聚碳酸脂,建立5个椎体、4个椎间盘的脊柱模型并模拟轻度侧弯情况,分别取纵向载荷为0kg、5kg、10kg、15kg、20kg,横向载荷分别为0kg、3kg、6kg、9kg、12kg。按原型矫正过程的载荷,进行加载试验,利用光弹性法及应变电测法测量了模型应力。利用有限元ANSYS软件模拟并验证实验的可靠性。[结果]脊柱受矫正力后,脊柱处于纵向力和横向力的联合作用状态,界面法向应力分布明显改变,凸侧的法向压应力增加,凹侧的压应力降低并可转变为拉应力。拉应力值与矫正力成正比关系。在一定的矫正力作用下,模型凹侧压应力值逐渐减小,直至出现拉应力,而凸侧依然是压应力,并且应力值比施加矫正力前更大。[结论]脊柱侧弯应用PRSS矫正过程中,随着矫正力的增加,凸侧的压应力增大,同时凹侧的压应力迅速减小并可产生拉应力,这样可促进凹侧骨的生长,抑制凸侧骨的生长,使脊柱生长变直,从而达到矫正脊柱侧弯的目的。
叶启彬[3]2016年在《生长棒治疗早发儿童脊柱侧弯的关键问题》文中认为[目的]采用PRSS治疗的35例儿童脊柱侧弯Cobb角由术前平均66.58°矫正至平均22.70°,矫正率65.91%,最后随诊时,平均矫正度27.50°,无明显丢失,其中11例病例随诊时还发现侧弯度数进一步减轻。这一结果表明:PRSS具有明显的调控功能,不仅在手术时能立即满意的矫正畸形,还能在手术后继续治疗残存的脊柱侧弯,有效地控制术后残留脊柱侧弯的发展,矫正丢失很少。PRSS棒的下端能在术后随小儿生长向上拔伸,而且椎体的凹侧生长多于凸侧,使原来楔状变椎体重塑变回方形,代表PRSS所独有的术后自行矫正功能。用3-D CT检查显示侧弯凸侧椎间隙骨融合提前,凹侧则没有融合,仍有生长潜力。相比之下,国外所有生长棒技术的矫正力主要平均分布在矫正节段的上下端,而在侧弯的纵向负荷,主要集中在侧弯顶椎部位,不能逆转Hueter-Volkman定律效应:术后在侧弯的凹侧均形成椎弓根栓拉结构,无法向上拔伸,使凹侧半更多纵向生长,因而不能形成矫正侧弯的调控功能。
佚名[4]2008年在《脊柱外科》文中研究指明P01-001腰椎间盘突出症——手术治疗的传统与现代戴守达董小雄王永宏张耘张洪思周正顺陈刚吕峰刘洪业安徽当涂解放军第八六医院骨科目的探讨传统开放手术和现代MED治疗腰椎间盘突出症的临床效果及相关问题。方法根据临床表现结合影像学检查结果确定手术方式,346例施行MED,481例施行开放手术,其中椎板间隙开窗322例、单侧双间隙开窗39例、半椎板切除33例、双侧开窗42例、改良式全椎板切除45例,根据Nakai标准评价疗效,并对手术时间、出血量、并发症、术后恢复时间进行比较分析。
唐明星[5]2009年在《Lenke1A-型青少年特发性脊柱侧凸有限元模型建立及其生物力学研究》文中进行了进一步梳理背景青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)在青少年中的发病率约为2%～3%,严重威胁着青少年的身心健康。其治疗方法较前大有改进,疗效也明显提升。但是,很多问题仍有待进一步研究,其中脊柱侧凸的生物力学研究是最为重要的一方面。脊柱生物力学研究方法有多种,包括动物实验、物理实验、尸体实验等。脊柱侧凸在自然界的动物中尚未发现,模型选材困难,而脊柱侧凸的人体标本获取更是困难。随着电子计算机的发展,有限元法已经迅速发展成为一种现代计算方法。其可在研究中重复,并可改变任何质量与定量变化,同时提供了局部以及内部的反应机制。Hueter-Volkmann定律认为:骨骼所受到的应力增加,骨的生长就会受到抑制;骨骼所受到的应力减小,骨的生长就会加速。上述定律可解释AIS在生长高峰时侧凸的进展。而支具就是通过施加矫形力将凸侧和凹侧的椎间盘应力平衡,从而达到治疗效果的。在本次研究中我们选取一名青少年特发性脊柱侧凸患者,Lenke分型1A-型(PUMC分型Ⅱa型),Risser征3级,通过建立特发性脊柱侧凸的有限元模型,研究不同矫形力的生物力学特性,并模拟支具治疗后椎间盘凸侧、凹侧应力的分布变化,预测支具治疗的效果,为AIS的生物力学研究提供一个量化指标。第一章目的:建立青少年特发性脊柱侧凸的叁维有限元模型,并验证模型的有效性,为下一步研究提供平台。方法:选取一名青少年特发性脊柱侧凸患者,螺旋CT对其脊柱进行层厚1mm的连续扫描,以Dicom格式文件储存所得的扫描图像。用Mimics软件生成脊柱侧凸的叁维几何模型,导入Hypermesh软件进行网格划分,并对网格赋予特定的材料属性。将患者建立的模型与仰卧位、站立位、仰卧左右侧屈位X线片进行比较,并选取T12-L2、L3-S1节段与相关的生物力学实验研究相比较。结果:1、仰卧位、站立位、仰卧左、右侧屈位X线片的Cobb角分别为31°、40°、44°、19°,而有限元模型中相应的角度分别为30°、41°、40°、20°。2、椎体质心偏离骶骨中线的距离:仰卧位、站立位、仰卧左右侧屈位X线片与有限元模型相比较,P>0.10,可以认为两者没有差别。3、T12-L2、L3-S1节段与相关的生物力学实验研究相比较,平均刚度均在相关生物力学实验研究的范围内。结论:1、基于CT扫描的Dicom格式文件,采用Mimics及Hypermesh软件,构建了T1至骶骨的青少年脊柱侧凸有限元模型,该模型包括了T1至骶骨的所有椎体、椎间盘、韧带,同时还包括了胸廓的肋骨、肋软骨及胸骨。2、将该模型与临床仰卧位、站立位、仰卧左、右侧屈位X线片及体外生物力学实验结果相对比,验证结果显示X线片与模型符合程度高,充分说明了该模型的可靠性和有效性,为脊柱侧凸生物力学的进一步研究提供了数值化平台。第二章目的:利用上一章节所建立的脊柱侧凸有限元模型,研究不同矫形力的生物力学特性。方法:1、胸1椎体约束X、Y方向的移动,固定骨盆,限制其X、Y、Z叁个方向的移动。于顶椎凸侧所对应的叁根肋骨侧面均匀施加20N,40N,60N大小的力,观察矫形效果。2、限制胸1椎体约束X、Y方向的移动,固定骨盆,限制其X、Y、Z叁个方向的移动。在胸1椎体上加载100N,200N,400N的撑开力,观察矫形效果。3、限制胸1椎体约束X、Y方向的移动,固定骨盆,限制其X、Y、Z叁个方向的移动。在胸8、胸9椎体上加载总共大小为10N.m,20N.m,40N.m的旋转力矩,观察矫形效果。结果:1、施加20N、40N、60N的横向矫正力时,胸弯的Cobb角度由最初仰卧位的31度分别减少至26°、20°、15°,顶椎旋转角度减小了1.234°、2.501°、3.674°。2、加载100N、200N、400N撑开力后,侧弯的Cobb角度分别减少至25°、18°、13°,顶椎旋转角度减小了0.09°、0.21°、0.33°。3、在T8至T9这两个椎体加载总共大小为10N.m、20N.m、40N.m的旋转力矩后,脊柱的Cobb角度分别减少至26°、24°、25°,顶椎旋转角度减小了10.781°、18.423°、30.795°。结论:(1)利用有限元方法分析不同矫形力的生物力学特点,为临床器械矫形及支具治疗提供生物力学依据。(2)利用有限元方法研究脊柱侧凸的矫形力,为脊柱侧凸叁维矫形提供了全域性和区域性的量化指标。(3)侧凸畸形的Cobb角度较小时,横向矫形力对侧凸畸形矫正效率高于撑开力。(4)叁种不同矫形力对叁维矫形的效率不相同:施加撑开力、横向矫形力主要起脊柱去旋转的作用,而旋转力主要起椎体去旋转的作用。第叁章目的:利用已建立的脊柱侧凸模型,分析支具治疗后椎间盘凸侧、凹侧椎间盘应力分布的变化,预测支具治疗效果。方法:1、站立位下脊柱生物力学特点约束条件:固定骨盆,限制其在各个方向的活动,在椎体各个节段施加相应的重力载荷。观察并测量椎间盘应力、韧带应力分布情况,预测1年后椎体增加的高度及椎体契形病变角度。2、支具矫形效果约束条件:为达到较好的模拟佩戴支具条件下的工况,需固定骨盆,约束其X、Y、Z轴叁个方向的活动,限制T3、T4的肋骨在X、Y方向的活动。施加载荷:在椎体各个节段施加相应的重力载荷,再在T8、T9、T10椎体凸侧的肋骨上施加横向力,力的大小分别为0N、10N、20N、30N、40N、60N、80N、100N。观察并计算凸侧和凹侧椎间盘平均应力变化、凸/凹应力比值,预测1年后椎体增加的高度及椎体契形病变角度。结果:1、站立位下,患者T6-T11之间的椎间盘凹侧应力值高于凸侧,凸/凹侧应力比值均小于1,T8/9椎间盘凸/凹侧应力比值最小,为0.23。2、随着施加横向矫形力的增加,T6-T11之间的椎间盘凸/凹侧应力比值也相应的增加,当施加的力达到30N时,T6/7椎间盘凸/凹侧应力比值达到了1.00,而T8/9、T9/10椎间盘凸/凹侧应力比值在施加100N力时,仍小于1。3、随着横向矫形力的增加,T6-T11之间椎体的契形病变逐渐减小,预计1年后总的椎体契形病变也呈减小趋势。其中在加载100N矫形力后,主胸弯椎体契形病变角度总和被逆转为负数。结论:(1)首次利用有限元方法研究脊柱侧凸椎间盘凸、凹侧应力值,并应用凸、凹侧应力值预测支具治疗的效果,为预测支具治疗效果提供了一种新的方法。(2)有限元方法对椎间盘凸、凹侧应力值的研究,为支具的改良设计提供了一个新的量化指标。(3)站立位下,脊柱侧凸项椎附近椎间盘应力值凹侧高于凸侧,凸/凹侧应力比值有向顶椎逐渐减小的趋势。
参考文献：
[1]. 不对称应力对脊柱生长的影响及脊柱侧弯侧推矫正机制的研究[D]. 张嘉. 中国协和医科大学. 2002
[2]. 脊柱侧弯应用PRSS矫正过程中的力学性能研究[J]. 张仲文, 叶启彬, 张亦良, 王亲猛, 张柏青. 中国矫形外科杂志. 2008
[3]. 生长棒治疗早发儿童脊柱侧弯的关键问题[J]. 叶启彬. 中国矫形外科杂志. 2016
[4]. 脊柱外科[C]. 佚名. 中华医学会第十届骨科学术会议暨第叁届国际COA学术大会论文摘要集. 2008
[5]. Lenke1A-型青少年特发性脊柱侧凸有限元模型建立及其生物力学研究[D]. 唐明星. 中南大学. 2009