有限元法在脊柱侧凸生物力学研究中的应用进展

脊柱侧凸是青少年最常见的脊柱畸形，其复杂的三维畸形病理特点及尸体标本的缺乏导致无法开展常规的实体生物力学研究。有限元法（finite element method，FEM）是最初在工程研究中获取材料所受应力及形变近似值的一种数字模拟技术，其特点是能够用不同形状、大小和类型的单元模拟各种几何形状的结构．并且可以适应各种机械应力及载荷。

计算机生物力学模拟技术在脊柱侧凸矫形中应用的研究进展

脊柱侧凸的手术矫形策略包括诸多方面．如手术融合范围选择、内固定类型及位置等。正确的选择对获得最佳效果、减少并发症、促进术后功能至关重要。然而，手术策略的制定不仅要根据术者自身的经验及水平，更与患者侧凸类型，主弯Cobb角大小、僵硬度和代偿弯的特征等许多因素密切相关。此外，由于侧凸手术治疗本身的不可逆性，目前关于各种手术矫形的策略、理论仍纷争不断，尚缺乏一种客观的、公认的治疗标准。

全节段椎弓根螺钉系统矫治青少年特发性胸腰椎/腰椎侧凸的疗效

目的:探讨采用单纯后路广泛松解技术联合侧凸全节段椎弓根螺钉系统治疗青少年特发性胸腰椎和腰椎脊柱侧凸的疗效。方法:我院于2002年4月至2005年7月连续收治了114例(女86例,男28例)青少年特发性胸腰椎和腰椎脊柱侧凸患者,其中Lenke5型72例,Lenke6型32例,Lenke3C型10例。全部采用后路广泛松解技术联合椎弓根螺钉系统治疗。手术前后在X线正侧位片上测量冠状位Cobb角,矢状面胸椎后凸角和腰椎前凸角,最下端融合椎冠状面成角,骶骨中垂线与融合下端椎、顶椎及C7中垂线平均距离,并观察各种并发症情况。结果:共置入1460枚椎弓根螺钉,平均融合9.6个椎体(5～14个)。冠状面平均矫正率为78.6%(61°减少到13°),矢状面腰椎前凸角从36°(23°～67°)增加到42°(34°～55°)。最下端融合椎冠状面成角矫正率达79%,骶骨中垂线与融合下端椎距离从2.3cm减少到0.5cm,与顶椎距离从5.0cm缩短到1.6cm;C7中垂线与骶骨中垂线距离由2.7cm减少到0.8cm。术后平均随访时间为30个月(12～50个月),未发现假关节形成、深部感染,且无明显矫形丢失。结论:后路广泛松解联合全节段椎弓根螺钉系统治疗青少年特发性胸腰椎/腰椎侧凸效果满意。

脊柱侧凸三维有限元模型的建立及其意义

目的建立胸腰段脊柱侧凸的三维有限元模型。方法螺旋CT扫描脊柱侧凸患者T6椎体上缘至L1椎体下缘,所得图片经Photoshop处理后导入Simpleware软件,采用实体建模方法构建出每一椎体及椎间盘的实体模型,经过逆向工程软件Geomagic光滑、组装后导入有限元分析软件ABAQUS,进行网格划分建成脊柱侧凸的有限元模型。结果所建模型共划分了232315个单元,356830个节点,模型结构完整,单元划分精细,外观逼真,几何相似性好,能精确测量一定载荷下的应力和位移分布。结论本研究所建有限元模型有助于脊柱侧凸的生物力学研究,对于脊柱侧凸的治疗及个性化矫形支具的设计具有指导意义。

特发性脊柱侧凸椎体楔形变有限元模型分析

[目的]建立青少年特发性脊柱侧凸三维有限元模型,并在模型上进行初步应力统计分析,量化比较部分应力值。[方法]对1例特发性脊柱侧凸患者行薄层CT扫描,获得的原始数据通过有限元软件建立特发性脊柱侧凸三维有限元模型,在该模型上直接进行相关测量,并选取若干应力点分析正常载荷下的受力情况。[结果]侧凸段各椎体楔性变在顶椎区域最大,椎体各点应力分布也呈现顶椎区域集中的现象,楔变和应力大小均呈现向端椎逐渐减小的趋势。[结论]脊柱侧凸三维有限元模型可以方便地进行脊柱侧凸各种条件下的应力变化分析,为脊柱侧凸的相关生物力学理论和临床研究提供了可能。

骨水泥加强椎弓根螺钉内固定治疗伴骨质疏松症的腰椎退行性病变

目的探讨应用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥行椎体加强后椎弓根螺钉内固定治疗伴骨质疏松症的腰椎退行性病变的临床效果。方法选取本科2004年6月～2009年1月收治的随访资料完整的伴骨质疏松症的腰椎退行性病变患者38例,男16例,女22例;年龄为52～76岁,平均62.5岁。其中腰椎管狭窄症16例,腰椎间盘突出症并节段不稳12例,退行性腰椎滑脱症6例,腰椎退行性侧凸4例。根据患者临床表现及影像学资料确定减压、融合节段和方法,采用PMMA骨水泥强化的椎弓根钉棒系统进行内固定、矫形。采用ODI评分、腰痛及腿痛VAS评分、术后影像学资料评定治疗效果。结果本组病例术后随访时间18～48个月,平均36.5个月。患者腰痛及下肢疼痛症状均明显缓解,复查X线片均未发现椎弓根螺钉的松动或脱出,椎弓根螺钉周围未发现有透亮线出现。末次随访时,腰痛VAS评分由术前的7.46±2.24减至3.15±1.47(P<0.01),腿痛VAS评分由术前的7.24±2.32减至2.11±0.84(P<0.01)。ODI评分由术前的43.15±5.72下降至15.41±6.42(P<0.01)。出现术中、术后并发症16例次,未造成机体残余损害。结论对于伴骨质疏松症的腰椎退行性病变患者,应用PMMA行椎体加强椎弓根螺钉固定,能增强螺钉的稳定性,防止螺钉的松动或脱出,有助于临床疗效的改善和保持。

保守方法治疗脊柱结核的适应证和疗效分析

目的 评估保守方法治疗脊柱结核的疗效,初步探讨保守方法治疗脊柱结核的适应证.方法 总结解放军第三○九医院骨科2007年1月至2012年1月资料完整的经临床病史、体格检查、影像学和实验室检查、试验性抗结核治疗或影像引导下穿刺活检及细菌学检查确诊为脊柱结核,开始治疗时选择保守方法治疗的54例患者的临床特点、治疗方法及结果.54例患者采用口服抗结核药物治疗的方式,需要在标准化疗方案的基础上,根据症状缓解情况、实验室及影像学检查结果进行调整.抗结核治疗时间9～18个月,服药期间观察患者临床症状缓解情况,影像学检查判断病灶愈合、脊椎生理曲度改变情况,定期复查肝肾功能、血红细胞沉降率（ESR）、C反应蛋白（CRP）,根据疗效情况调整治疗疗程.随访时间1.5～5.5年,平均（3.0±0.8）年.结果 54例患者中49例患者通过保守治疗病灶愈合,其中45例局部疼痛消失,4例轻微背痛,不需服用止痛药物;49例患者中的32例X线或CT片显示椎间骨性融合,17例显示纤维愈合;49例脊柱局部后凸角度平均增加（5.5±0.8）°;47例ESR、CRP下降至正常范围（正常标准：男性ESR＜15 mm/1 h,女性＜20 mm/1 h;CRP＜5 μg/L）;18例治疗期间出现药物不良反应,通过减量或停用抗结核药物等治疗恢复正常.54例患者中5例分别因为治疗期间疼痛加重、出现神经损害症状或后凸畸形明显加重而选择手术治疗.结论 对于局部疼痛不严重、不伴畸形或神经损害、对抗结核药物敏感的脊柱结核患者,可通过保守治疗达到良好效果.

城乡差异对青少年特发性脊柱侧凸患者术后生存质量评价的影响

目的:明确城市和农村青少年特发性脊柱侧凸(AIS)患者术后生存质量评价的差异并探讨其原因。方法:将117例AIS术后患者(男16例,女101例)分为两组,城市组62例,农村组55例,平均随访时间3.1年。两组患者在性别、年龄、随访时间、主弯所在节段、术前主弯Cobb角,术后主弯残余Cobb角等方面无显著差异(P>0.05),经济状况存在显著差异(P<0.05)。所有患者填写一份简体中文版SRS-22量表,比较两组间量表单个维度和单个条目得分的差别。结果:城市组治疗满意度维度的得分高于农村组,而自我形象/外观维度的得分低于农村组(P<0.05)。两组功能/活动度、疼痛和精神健康维度的得分无显著差异(P>0.05)。两组功能/活动度维度的条目12、15、18,自我形象/外观维度的条目4、6、10,以及治疗满意度维度的条目22的得分有统计学差异(P<0.05)。结论:城乡差异会影响AIS患者术后生存质量的评测结果,使用SRS-22量表评测患者生存质量时需考虑该因素的影响。

徒手胸椎椎弓根螺钉置入技术治疗青少年特发性脊柱侧凸的安全性评价

目的评价徒手胸椎椎弓根螺钉置入技术治疗青少年特发性脊柱侧凸的安全性.方法从2002年7月～2004年6月对38例青少年特发性脊柱侧凸患者,徒手应用胸椎椎弓根螺钉进行后路矫形内固定,所有患者术中进行神经电生理监测及X线透视确认,术后进行X线成像、CAT扫描评估螺钉位置,并对其中35例进行随访,从而评价本技术的安全性.结果共置入胸椎椎弓根螺钉326个,每一水平置入的螺钉数如下:T1,n=2;T2,n=10;T3,n=19;T4,n=27;T5,n=28;T6,n=24;T7,n=23;Ts,n=25;T9,n=29;T10,n=34;T11,n=48;T12,n=57.通过胸椎CT扫描评价326枚置入畸形胸椎的螺钉位置.共有19枚螺钉(5.8%)有中等程度的皮质穿破,即螺钉的中线在椎弓根壁皮质之外,其中6枚螺钉(1.8%)穿破椎弓根内侧壁.对35例患者进行术后跟踪随访,平均随访时间2年,未发现任何与置入的胸椎椎弓根螺钉(全部326枚螺钉)相关的神经、血管或内脏并发症.结论遵循严格步骤,逐步置入胸椎椎弓根螺钉的徒手技术在治疗青少年特发性脊柱侧凸中具有可靠的安全性.

正常人与青少年特发性脊柱侧凸患者椎弓根磁共振对比

目的:应用MRI成像技术对正常人与青少年特发性脊柱侧凸(AIS)患者椎弓根的不对称性进行对比分析,评价AIS患者是否表现出一致的形态学特点。方法:分析8位正常人的76个椎弓根和10例AIS早期患者的80个椎弓根的MRI成像。测定并比较正常人和AIS早期患者椎弓根不对称的程度和方向。结果:正常人表现出椎弓长度的不对称,左侧椎弓根和椎板长度较长,差异无统计学意义。AIS患者也表现出不对称,两者相比后者的不对称性更明显并有统计学意义。AIS患者的这种椎弓根不对称在侧凸凸侧和凹侧之间没有一致的分布。结论:研究AIS椎骨形态学的标准应该重新考虑,AIS椎骨形态不对称的类型依赖于特定的病因。

Bioflex系统治疗腰椎椎间盘退行性疾病

目的探讨Bioflex系统治疗腰椎椎间盘退行性疾病的临床疗效。方法2007年3月～2009年4月，行椎管减压、椎间融合（视椎间盘退变程度而定）联合Bioflex系统治疗腰椎椎间盘退行性疾病患者19例。记录视觉模拟评分（visual analog scale，VAS）、Oswestry功能障碍指数（Oswestry disability index，ODI）、节段活动范围（range of motion，ROM）及融合情况。结果患者均获随访，随访时间为9—25个月，平均16．8个月。术后及末次随访时患者VAS、ODI评分明显改善，与术前相比差异有统计学意义（P〈0．05）。术后和末次随访时非融合节段ROM明显减低，与术前相比差异有统计学意义（P〈0．05）；邻近节段ROM略有增加，与术前相比差异无统计学意义（P〉0．05）。融合节段的融合率为91．6％。结论使用Bioflex系统治疗腰椎椎间盘退行性疾病是一种安全、有效的新方法，它能够在提供稳定的力学环境的同时，在一定程度上保留手术节段的活动度，有利于缓解椎间盘退变，可能避免刚性内固定引起的邻近椎间盘退变。

人胚椎间盘细胞体外培养模型的建立和鉴定

目的通过建立人胚椎间盘细胞体外培养模型,进一步研究细胞因素在椎间盘退变中的作用机制。方法取4例人体胚胎腰椎间盘,在改良Eagle培养基中建立椎间盘细胞模型,细胞染色、逆转录聚合酶链式反应、免疫荧光检测细胞Ⅰ、Ⅱ型胶原的表达进行鉴定。结果椎间盘细胞可在体外培养并进行传代,细胞中Ⅰ、Ⅱ型胶原具有较高的表达,细胞具有较高的分化状态。结论源自胚胎的髓核细胞于体外环境中可以较长时间维持其表型不变,且表型与正常髓核细胞很接近。

成人退变性椎间盘髓核细胞体外培养及形态学观察

目的通过对成人退变椎间盘髓核细胞的体外培养和形态学观察,进一步研究细胞因素在椎间盘退变中的作用机制。方法取5例患椎间盘突出症并行椎间盘摘除手术的成人髓核,分离后在培养基中进行髓核细胞培养,细胞染色、逆转录聚合酶链式反应、免疫荧光检测细胞Ⅰ、Ⅱ型胶原的表达。结果椎间盘髓核细胞可在体外培养,30d后方可进行传代,最佳的培养条件为胎牛血清/培养基体积分数为10%～20%,pH值7.0。髓核细胞中出现Ⅰ型胶原,并具有较高的表达,Ⅱ型胶原表达微弱。结论成人退变髓核细胞体外培养时间较长,细胞增殖能力低下,特定培养条件的摸索是成功与否的关键。

胸腰段脊柱侧凸行后路选择性融合术后发生近端交界性后凸的临床研究

目的研究胸腰段脊柱侧凸行后路选择性矫形融合术后发生近端交界性后凸畸形的状况,并探讨其发生的危险因素。方法回顾性分析2000～2005年接受后路选择性融合手术的42例胸腰段脊柱侧凸患者,观察其矢状面上近端交界区后凸角度的变化情况;观察时间点至少包括术前、术后2周、术后3个月、术后1.5年及末次随访。结果所有42例患者平均随访2.5年,其中13例(31%)发生近端交界性后凸畸形,但是没有患者接受翻修手术。发生后凸畸形的13例患者术前平均腰椎前凸角度为48.7°,术中前凸平均减少14.3°。42例患者中7例术前近端交界区的后凸角度大于10°,术后均发生了近端交界区后凸畸形。结论对于胸腰段脊柱侧凸患者的手术入路选择上,后路节段性融合术适用于术前局部交界区后凸角度小于10°的患者,同时术中应尽量避免对腰椎生理前凸的破坏。

特发性脊柱侧凸的遗传学研究

青少年特发性脊柱侧凸病因学的研究尽管开始很早,却至今尚未明确。特发性脊柱侧凸是一个有家族聚集性倾向的疾病,它的遗传方式比较复杂,多个基因单独或互相协同作用导致疾病的发生,同时可能存在着主效基因。文献中已报道的特发性脊柱侧凸包括常染色体显性遗传、X连锁显性遗传及多基因遗传方式。近年来随着基因组遗传图的进一步完善及基因技术的进步,学者们通过基因筛查、候选基因、基因突变及动物模型的研究取得了很大的进展。但相关基因的准确位点还未确定,还需要搜进一步的分析研究。

单向和多向胸椎椎弓根钉在青少年特发性脊柱侧凸矫形手术中的疗效分析

目的分析比较单向和多向椎弓根螺钉用于矫正青少年特发性脊柱侧凸的临床疗效。方法2001年2月～2004年9月，55名Lenkel型的青少年特发性脊柱侧凸患者用后路Mossmiami内固定系统进行矫形融合手术。其中30例应用单向钉，25例应用多向钉。所有患者随访时间超过2年，分别测量2组患者术前及术后上胸弯、主胸弯、胸腰弯Cobb角，肋骨椎体比以及肋骨分离距离等。结果平均融合椎体分别为7．9个（单向钉组）和7．2个（多向钉组）。2种方法都取得了良好的主胸弯的矫正效果，矫正率单向钉组为65．9％，多向钉组60％。单向钉用于矫正剃刀背畸形明显优于多向钉。2组患者都未出现明显的并发症。结论单向钉和多向钉对于主胸椎侧凸冠状位矫形都有良好的效果，但是单向钉比多向钉具有更好的去旋转以及恢复胸椎对称性的作用。