青少年特发性脊柱侧弯矫形器的量化设计研究

目的探究矫形器制作过程中修型量对脊柱侧弯矫正效果及人体软组织压力的影响,为临床矫形器的设计和修型提供数据支撑。方法选取1名Cobb角和顶椎T11旋转角度(AVR)分别为35.38°、21.72°的脊柱侧弯患者,基于该患者CT影像,建立包括脊柱、胸廓、肌肉软组织的有限元模型;将矫形器的施力区域进行离散,得到右肋、左肋、右后和左前4个修型区,并与躯干进行模拟分析。Group 1、2、3:在左前区、右后区修型量为20 mm的情况下,左、右肋区分别修型20、25、30 mm;Group 4、5、6:在左、右肋区修型量为25 mm的情况下,左前区、右后区分别修型15、20、25 mm,计算脊柱侧弯Cobb角和顶椎旋转角度及支撑界面压力。结果矫正后Group 1、2、3 Cobb角分别为26.44°、19.76°、17.47°,T11旋转角度分别为14.19°、15.04°、15.85°;Group 4、5、6 Cobb角分别为20.83°、19.76°、19.29°,T11旋转角度分别为16.48°、15.04°、12.09°。修型量均为25 mm的Group 6综合矫形效果最好,Cobb角矫正率为45.48%,顶椎T11去旋转率为44.34%,矫形器-躯干界面压力26.51 k Pa。结论左、右肋区施力对矫正Cobb角起重要作用,左前、右后区施力对脊柱去旋转起重要作用;修模量为25 mm综合矫形效果最好。