枕寰樞復合體有限元分析.pdf

1、外傷、先天畸形、手術操作、腫瘤、退行性變、炎性關節(jié)病常累及枕寰樞復合體．然而，對于上述病理狀態(tài)的生物力學改變及變化過程尚不清楚。盡管大量的體內(nèi)、體外試驗用于評估運動學，融合固定方法、脊柱標本和固定裝置穩(wěn)定性，但這些研究手段很難對一些力學參數(shù)尤其是結(jié)構內(nèi)部的應力應變，先天畸形和進展性疾病的發(fā)病過程進行研究。無論是運動學、動力學、還是結(jié)構內(nèi)部應力應變都可以通過有限元法進行研究。作為一種數(shù)學模型，有限元模型可模擬外傷、退行性變、腫瘤、手術(設

2、計新的固定裝置)，也可以研究關節(jié)面角度改變對生物力學的影響。作者通過有限元法模擬和分析先天畸形，減壓手術，寰椎椎管環(huán)形結(jié)構完整對維持枕樞間距的意義，以及新的手術方式-寰樞關節(jié)撐開牽引復位及內(nèi)固定術。 目的：建立具有精細解剖結(jié)構并通過驗證的枕寰樞復合體有限元模型，對正常情況下生物力學特性如運動學、韌帶應變、關節(jié)應力等進行預測。預測齒突游離小骨、齒突缺如畸形時的生物力學改變。預測前后路減壓手術操作后的生物力學改變。預測寰椎椎管環(huán)形結(jié)

3、構完整對維持枕樞間距的意義。評估新的手術方式-寰樞關節(jié)撐開牽引復位及內(nèi)固定術。 方法：根據(jù)層厚0.625mmCT掃描原始數(shù)據(jù)建立包括骨骼、韌帶、關節(jié)結(jié)構的非線性、三維枕寰樞有限元模型，通過和尸體試驗運動學數(shù)據(jù)對比對模型進行驗證。建立齒突游離骨、齒突缺如畸形，在屈曲載荷下，和正常模型對比分析運動學，關節(jié)應力和韌帶應變。建立前路減壓(經(jīng)口齒突切除術)和后路減壓模型，同樣在屈曲載荷下和正常模型對比分析上述參數(shù)改變。對建立的各種減壓手術

4、模型進行垂直方向加載，比較兩側(cè)寰椎側(cè)塊分離移位(側(cè)方位移)和枕樞間垂直距離縮短情況．對一種新的手術方式寰樞關節(jié)撐開牽引復位及內(nèi)固定術的垂直復位和水平復位進行評估，比較兩種載荷類型：關節(jié)前方間隙增大超過后方(AI＞PI)和后方間隙增大超過前方(AI＜PI)。 結(jié)果：本模型和尸體試驗結(jié)果在絕大多數(shù)載荷方式下基本一致。屈曲載荷下，和正常模型比，齒突游離骨和齒突缺如模型寰樞間運動角度、關節(jié)應力、韌帶應變和前后移位均增加明顯，上述參數(shù)在寰

5、枕間輕度減少。前路減壓模型的寰枕、寰樞間運動角度、關節(jié)應力、韌帶應變和前后移位都增大，但后者變化更明顯；后路減壓模型的寰枕、寰樞間運動角度、關節(jié)應力、韌帶應變和前后移位亦都增大，但前者變化更明顯。垂直加載60N時，正常模型和前、后路減壓同時切除橫韌帶模型(AD&PD&TL)側(cè)塊水平移位距離分別是0.04mm和0.79mm，枕樞間減少的垂直距離分別是0.46mm和0.91mm。垂直加載0.9mm位移載荷時，與正常模型比，橫韌帶以及前弓部分

6、切除的前路減壓(Part_C1_AD&TL)側(cè)塊移位最小，然后是后路減壓(PD，PD&TL)，最大的是前后弓均完全切斷的模型(AD&PD，AD&PD&TL)。前弓部分切除，后弓完全切除同時切除橫韌帶的前后路減壓模型(Part_C1_AD&PD&TL)側(cè)塊移位明顯小于前后弓完全切斷同時切除橫韌帶的模型(AD&PD&TL)。寰樞側(cè)方關節(jié)間隙增加可以獲得垂直方向的復位，當關節(jié)間隙前方增加大于后方時還可獲得前后方水平復位。 結(jié)論：具有精

7、細解剖結(jié)構的該枕寰樞有限元模型可以較為真實的模擬此區(qū)各種復雜運動。齒突畸形如齒突游離骨和齒突缺如患者潛在有繼發(fā)寰樞脫位和神經(jīng)組織受壓的危險。前后路減壓手術均破壞了枕寰樞復合體穩(wěn)定性，且前路的穩(wěn)定性更差，當寰樞正中關節(jié)已經(jīng)受損時行單純的后路減壓而不行固定術是危險的。為避免發(fā)生與顱底陷入加重有關的情況，建議經(jīng)口齒突切除術時盡可能保留寰椎前弓的完整性如僅切除寰椎前弓下緣。對于寰椎完整性已經(jīng)破壞但局部缺乏牢固的融合固定患者，建議避免頭部負重和直