骨干骨折压力侧皮质缺损钢板内固定的生物力学研究

目的 :评价压力侧骨皮质缺损时钢板内固定的即刻稳定程度 ,明确压力侧皮质骨块复位的重要性。方法 :6具新鲜股骨标本 ,于中段造成蝶形皮质缺损 ,测定正常股骨 ,单纯钢板内固定及对侧皮质骨块复位钢板内固定的垂直压缩、三点弯曲及抗扭转能力 ,比较不同固定方法在相同载荷下的位移。结果 :正常股骨在 5 0 0N垂直压力下的垂直位移 ,3 0 0N压力下的三点弯曲位移及 10N .m下的旋转角位移分别为 0 .82mm ,1.5 6mm和 0 .82° ,仅应用钢板于张力侧内固定后的三项位移分别为 8.2 9mm ,10 .5 9mm和9.11° ,应用钢板内固定对侧皮质骨块复位后分别为 1.78mm ,5 .15mm和 6.75° ,三项指标间均有非常显著性差异。结论 :当存在压力侧骨皮质缺损时 ,钢板固定骨块复位时的稳定性较单纯应用钢板内固定时好。应重视恢复钢板对侧皮质骨块的复位 ,恢复内侧的支撑力 。

脊柱融合内固定致邻近节段退变的生物力学机制

目的 :从生物力学角度了解融合内固定对腰椎邻近节段的影响。方法 :9具新鲜腰 1～骶椎尸体标本分别近、远端固定 ,在脊柱三维运动实验机上施以 8Nm纯力偶矩模拟人体行屈伸、左右侧弯及旋转活动 ,观察L3～ 4、L4～ 5、L5～S1节段运动范围 (ROM ) ;随后进行各种模拟手术并安装内固定 ,依次测定CD内固定 (CD)、CD加椎体间植骨 (CD -骨块 )、CD加TFC(CD -TFC)状态下各节段ROM值并进行统计学分析。结果 :①各融合术式均可使固定节段达到即刻稳定性 ,L4～ 5节段ROM值明显减小 ;②L3～ 4节段在屈伸、侧弯和旋转时有明显位移增加 ,L5S1节段在旋转时ROM值明显增加 ,屈伸和侧弯时ROM值改变无统计学意义。结论 :脊柱融合内固定术后 ,相邻节段位移增加、运动模式改变 ,易继发不稳和退变。

模拟腰部推拿手法的生物力学比较研究

目的 :应用生物力学的方法 ,模拟不同腰部推拿手法 ,比较其腰椎内部的变化。方法 :标本固定于生物力学材料实验机 (MTS)应用计算机定量控制 ,模拟三种手法治疗时的状态。结果 :斜扳手法和坐位旋转手法髓核内压力明显升高 ,牵扳手法髓核内压力降低和轻度升高 ;神经根与椎间盘之间有一位移 ,腰椎小关节内应力低于关节内骨折的限度。结论 :模拟手法作用时椎间盘与相邻神经根之间有一相对位移 ,这可能是其治疗机制 ,有的手法作用时髓核内压升高 。

改良“叉”形钢板固定股骨髁部C_1型骨折的生物力学评价

目的 :评价改良“叉”形钢板对股骨髁部C1型骨折固定的生物力学性能。方法 :18具新鲜股骨下段及胫骨上段标本随机分成 3组 ,均制成股骨髁部C1型骨折模型 ,A组 :用改良“叉”形钢板固定 ;B组 :用股骨塑形钢板固定 ;C组 :用GSH钉固定。分别在MTS试验机上进行纵向压缩试验和轴向扭转试验 ,测量标本的纵向压缩位移、横向分离位移和扭转角度。结果 :改良“叉”形钢板、GSH钉、股骨塑形钢板固定组的纵向压缩位移分别为 (0 .41± 0 .0 3 )、(0 .3 8± 0 .0 1)、(0 .81± 0 .10 )mm ;横向分离位移分别为 (0 .2 0± 0 .0 1)、(0 .19± 0 .0 1)、(0 .3 0± 0 .0 1)mm ;扭转角度为 1.62°± 0 .0 7° ,1.69°± 0 .0 6° ,4.2 6°± 0 .72°。改良“叉”形钢板和GSH钉固定明显优于股骨塑形钢板 ,具有显著性差异 (P <0 .0 1)。结论 :改良“叉”形钢板用于固定股骨髁部C1型骨折 ,具有良好的生物力学性能 ,是治疗股骨髁部C1型骨折的一种较理想的内固定器械。

骨密度与颈椎终板结构生物力学性质的关系

目的 :研究椎体骨密度 (bonemineraldensity ,BMD)与颈椎终板不同位点力学特性之间的关系。方法 :5 0个颈椎椎体标本 ,用DEXA测试每个椎体的BMD后 ,采用逐步聚类法将标本分为三组 ,高骨密度组 (n =16)、中骨密度组 (n =2 4)、低骨密度组 (n =10 ) ,对每一终板平面上 2 0个特定的测试点进行压缩实验 ,直径 2mm的半球形压头以 0 .0 3mm/s的速度垂直于终板平面下压 2mm ,由所得的力─位移曲线计算出最大压缩力及刚度 ,采用单因素方差分析、析因分析、SNK检验及相关分析对实验数据进行统计学分析。结果 :三组之间的最大压缩力、刚度均存在显著性差异 (P <0 .0 1) ,且最大压缩力、刚度与BMD呈正相关关系 ;BMD对颈椎终板力学强度有显著影响 ,但对其力学分布无明显影响。结论 :椎体BMD是预测终板力学性能的重要指标 ,术前应测量BMD以减少植入物沉陷的发生。

应用有限方法评价颈前路蝶型钢板的力学性能

通过有限单元法的结构分析功能建立颈前路蝶型钢板模型,并赋予材料物理特性。采取与在MTS-858试验机上进行疲劳试验相同的加载与约束条件,模拟钢板固定在椎体上的力学载荷,分析求解钢板模型各部分的应力、应变大小及分布情况。对比分析发现有限单元法分析结果与MTS-858试验机试验结果基本一致,钢板钉孔周围区域出现应力集中,是容易疲劳断裂的部位。

三维有限元在正常与后凸畸形胸腰椎体力学性能比较中的应用

目的:比较分析T12、L1脊柱椎体下表面在纵向压缩载荷下的应力分布及变化趋势,为胸腰段脊柱后凸畸形患者的治疗及康复提供生物力学依据。方法:通过新鲜脊柱标本CT扫描影像建立正常的T10-L2段脊柱三维计算机模型,再通过自由造型系统重建脊柱后凸畸形15°模型。对两种模型均施加纵向800N压缩载荷,比较分析T12、L1椎体下表面的应力分布及变化趋势。结果:正常T12、L1椎体在承受纵向压缩载荷时,主要载荷集中在椎体后部以及脊柱的后部结构;后凸畸形T12、L1脊柱主要靠椎体承受纵向压缩载荷,且载荷主要集中于椎体前部。结论:在纵向压缩载荷下,正常脊柱T12-L1段椎体后部容易损伤和骨折,后凸脊柱T12-L1段椎体前部容易损伤和骨折。

下颈椎后路螺钉技术的拔出强度研究

目的 :评价下颈椎后路螺钉不同植钉方法的拔出强度。方法 :4具新鲜颈椎尸体标本 (C3～C6) ,用侧块螺钉Roy Camille法与Magerl法 ,自设计螺钉植入法及椎弓根螺钉植入法拧入螺钉 ,测试其最大拔出力、最大拔出能量和钉道长度。结果 :Roy Camille法与Magerl法最大拔出力相近 ,自设计螺钉植入法较Roy Camille法与Magerl法明显增加 ,钉道长度也存在明显差异 ,椎弓根螺钉的拔出力最大。最大拔出力与钉道长度存在相关性。结论 :自设计螺钉植入法钉道长 ,抗拔出能力高且安全。

腰部推拿手法生物力学和有限元比较研究

目的 应用生物力学方法和三维有限元模型 ,模拟不同腰部推拿手法 ,比较其腰椎内部结构的变化。方法 标本固定于生物力学材料实验机 (MTS)应用计算机定量控制 ,同时使用ABAQUS 6.1有限元软件建立腰椎L4～ 5有限元模型 ,分别模拟斜扳手法、坐位旋转和牵扳手法。结果 生物力学模型显示斜扳手法和坐位旋转手法髓核内压力明显升高 ,牵扳手法髓核内压力降低或轻度升高 ;神经根与椎间盘之间有一位移 ;腰椎小关节内应力低于关节内骨折的限度。有限元模型模拟手法作用时 ,椎间盘的髓核内压力在坐位旋转手法时最大 ;牵扳手法最小且为负值。 3种手法作用时 ,小关节合力均无明显差别。斜扳手法和坐位旋转手法外层纤维环应力最大 ,牵扳手法内层纤维环应力最大 ,3种手法均可造成椎间盘的后外侧与神经根之间有一位移。结论 模拟手法作用时椎间盘与相邻神经根之间有一相对位移 ,这可能是其治疗机制 ,有的手法作用时髓核内压升高 ,应注意其安全性。同时应用三维有限元模型可以很好的模拟各种腰部推拿手法 ,并得到与生物力学实验基本一致的结果。

颈前路蝶型钢板的有限元法分析

从临床应用出发，利用有限元法对颈前路蝶型钢板进行生物力学模拟分析，求解钢板各部分应力、应变分布，并与疲劳实验的结果对比，得到了与其一致的易断裂部位预测，并弥补了其内部细节与过程分析的不足。

横向连接装置在腰椎经椎弓根内固定系统中的作用

目的 :评价横向连接装置在腰椎后路内固定器械中的作用 ,进而为临床应用提供生物力学依据。方法 :应用 6具新鲜腰骶椎尸体标本 ,在三维运动实验机上模拟人体脊柱活动 ,分别测定腰椎不稳、予以短节段经椎弓根CD器械固定 (应用或不应用横向连接杆 )不同状态下L4～ 5节段运动范围 (ROM)。随后将安装CD后的标本试件在 858MiniBionix -MTS多轴实验机上模拟人体生理活动行 1 50 0次疲劳运动 ,并测定相应节段的ROM。结果 :①安装CD内固定后 ,应用横向连接杆 (DTT)组与不应用横向连接杆(NDTT)组在前屈 /后伸、左 /右侧弯位时L4～ 5节段ROM小于完整结构组 ,但轴向旋转时无DTT组ROM大于完整结构组 ;②疲劳试验后DTT组与无DTT组ROM均增加 ,而DTT组在各方向的ROM值均明显小于NDTT组。结论 :横向连接装置可明显增强失稳脊椎内固定的作用 。

颈椎肿瘤“弹性活动式人工椎体”替代术1例报告

颈椎肿瘤“弹性活动式人工椎体”替代术１例报告徐国洲①刘景发①侯之启①原林②钟世镇②脊柱肿瘤病灶清除后，脊柱前柱的重建是临床一大难题，研制性能良好的人工椎体是目前医学工程界探索的课题。我们在借鉴以往固定式人工椎体、可调式人工椎体的研究的基础上，根据脊柱...

腰椎小关节接触模型的有限元分析

目的建立腰椎4-5运动节段的有限元模型,分析小关节在不同状态下的生物力学特性。方法获取一新鲜成人尸体腰椎4-5节段的断层CT扫描图像,利用此二维图像建立三维立体有限元模型,小关节部位处理为接触问题。模拟人体的不同承载状态对此模型进行计算处理。结果小关节在不同状态下承担着不同的载荷,特别是在椎体轴向旋转运动状态下抗旋作用更明显。结论小关节部位应该处理为接触问题,这有助于正确了解脊柱运动节段的生物力学特性。