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文檔簡介
1、目的:通過影像學(xué)資料研究退變性腰椎側(cè)凸中關(guān)節(jié)突角度、關(guān)節(jié)突不對稱、脊柱-骨盆序列與椎體旋轉(zhuǎn)之間的關(guān)系。然后,基于正常并且得到驗證的腰椎三維有限元模型建立個體化的退變性腰椎側(cè)凸有限元模型,對其進行力學(xué)分析并探討腰椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)在退變性腰椎側(cè)凸發(fā)病過程中相關(guān)的生物力學(xué)機制研究。通過研究退變性腰椎側(cè)凸有限元模型中腰椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的生物力學(xué)特性,為探討退變性腰椎側(cè)凸形成的相關(guān)生物力學(xué)機制及其演變過程提供思路,從而指導(dǎo)臨床工作。
方法:選取
2、60名具有站立位的全脊柱正側(cè)位片以及CT圖像的退變性腰椎側(cè)凸患者為研究對象。在正側(cè)位片上測量患者的Cobb角,骨盆入射角(pelvic incidence,PI)和腰椎前凸角(lumbar lordosis,LL)。通過CT橫斷面測量L3/4,L4/5和L5/S1雙側(cè)關(guān)節(jié)突角度。關(guān)節(jié)突不對稱定義為左、右側(cè)關(guān)節(jié)突角度相差大于10°。然后,為了建立個體化的退變性腰椎側(cè)凸三維有限元模型并研究其關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的生物力學(xué)作用,我們首先將腰椎連續(xù)薄層C
3、T平掃獲取得DICOM格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入建模軟件,建立腰椎正常三維有限元模型。我們基于臨床病人影像學(xué)資料將經(jīng)過驗證的正常腰椎模型演變成三種不同彎曲程度的退變性腰椎側(cè)凸有限元模型(Cobb角10°-20°、20-30°、大于30°)。利用專業(yè)有限元軟件分析L1-L5雙側(cè)各個關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)相應(yīng)的受力情況。于L1椎體上施加400N的軸向載荷或是400N載荷結(jié)合5N.m、10N.m以及15N.m的力矩。計算各個椎體雙側(cè)小關(guān)節(jié)受力特點。比較分析三個模型相
4、應(yīng)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的應(yīng)力分布以及接觸應(yīng)力。觀察在退變性腰椎側(cè)凸演變過程中關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的作用機制。
結(jié)果:在Ⅰ型組和Ⅱ型組中,關(guān)節(jié)突不對稱發(fā)生率在L3/4(P=0.011),L4/5(P=0.043)以及L5/S1(P=0.004)存在明顯差異性。Ⅱ型退變性腰椎側(cè)凸LL值明顯小于Ⅰ型退變性腰椎側(cè)凸LL值(P=0.049)。而關(guān)節(jié)突角度、PI、LL在兩組中沒有統(tǒng)計學(xué)差異性。在兩組中,PI與LL均與相關(guān)性。通過有限元模型研究發(fā)現(xiàn)在退變性腰椎
5、側(cè)凸中,關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)受力的改變除了與腰椎的運動情況相關(guān)外,還與彎曲的嚴重程度密切相關(guān)。退變性腰椎側(cè)凸發(fā)生以后,關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)存在壓縮、變性以及內(nèi)聚等改變,導(dǎo)致椎體更易發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)脫位以及側(cè)方移位。當(dāng)側(cè)彎的腰椎進行側(cè)彎運動時,輕度彎曲的側(cè)凸腰椎中,凸側(cè)關(guān)節(jié)突應(yīng)力值均大于凹側(cè)關(guān)節(jié)突;而在中、重度彎曲的側(cè)凸腰椎中,凹側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)受力明顯大于凸側(cè)。當(dāng)進行旋轉(zhuǎn)運動時,凸側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)受到的張力明顯增大,而凹側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)受到的壓縮力明顯減小。
結(jié)論:
6、在退變性腰椎側(cè)凸中,關(guān)節(jié)突不對稱是引起椎體旋轉(zhuǎn)的重要因素。并且,退變性腰椎側(cè)凸隨著LL的減小或消失出現(xiàn)相應(yīng)的神經(jīng)癥狀。退變性腰椎側(cè)凸使得關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)承載負荷不均勻。輕度彎曲時,凸側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)所受負荷較大;中度和重度彎曲時,凹側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)所受負荷較大。在退變性腰椎側(cè)凸中,腰椎應(yīng)力線偏向凸側(cè),凹側(cè)椎體通過壓縮變形調(diào)節(jié)腰椎的平衡,凸側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)間隙增大導(dǎo)致腰椎不穩(wěn),關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)失去了維持椎體旋轉(zhuǎn)和側(cè)移的限制作用,椎體在腰椎承受負荷以后更容易向凸側(cè)
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