骨与关节生物力学 bone and joint biomechanics 栏目所有文章列表

(按年度、期号倒序)     一年内发表的文章 |  两年内 |  三年内 |  全部 Please wait a minute... 选择: 下载引用 EndNote Reference Manager ProCite BibTeX RefWorks 显示/隐藏图片 Select 椎体强化术后恢复高度对邻近椎体的影响：一项有限元分析 商 鹏, 崔伦旭, 马奔原, 侯光辉, 宋万振, 刘艳成 中国组织工程研究    2024, 28 (36): 5741-5746.   DOI: 10.12307/2024.679 摘要 （151）      PDF （1362KB）（19）    可视化    文题释义： 椎体强化术：包括经皮椎体成形和经皮椎体后凸成形，现在被广泛应用于治疗骨质疏松性椎体压缩骨折，可以快速缓解疼痛、恢复患者的正常生活、减少卧床时间、提高生活质量。 有限元分析：是一种数值计算方法，用于解决工程和物理上的一些问题。它会将一个连续的复杂结构转变成一个个通过节点相连的几何单元，然后使用数学模型和近似方法来对这些单元进行建模，从而得出系统的行为和性能。 背景：椎体压缩骨折是当前骨科领域中常见的疾病，椎体强化术后邻近椎体发生再骨折是一个不可忽视的问题，这对患者的正常生活产生了严重的影响。 目的：旨在利用CT图像，建立不同恢复高度的椎体强化后模型。采用有限元分析的方法得出不同恢复高度下邻近椎体的应力情况，并进一步探讨椎体强化术后伤椎高度恢复的重要性。 方法：建立并验证了胸腰椎(T11-L3)有限元模型，并在此基础上构建了4种不同恢复高度(100%，80%，60%，40%)的L1术后有限元模型，其中骨水泥容量随着恢复高度的变化而变化。具体模型如下：Model 1为正常恢复高度的术后模型，骨水泥容量为8.3 mL；Model 2为L1前部高度切除20%，后凸角变为10.41°的术后模型，骨水泥容量为6.9 mL；Model 3为L1前部高度切除40%，后凸角变为20.17°的术后模型，骨水泥容量为4.7 mL；Model 4为L1前部高度切除60%，后凸角变为28.85°的术后模型，骨水泥容量为3.6 mL。对术后模型进行评估时，施加了  7 Nm的力矩和500 N的轴向力，记录并分析L2上终板和T12下终板的峰值应力，以及L2和T12松质骨的峰值应力。 结果与结论：①L2上终板、T12下终板、L2松质骨、T12松质骨各工况的最高峰值应力都出现在Model 1和Model 4，特别是T12下终板(除后伸工况外)，前屈、左右侧弯和左右旋转工况都在Model 4达到了最高峰值应力，应力分别为50.3，33.1，44.9，34.3，31.9 MPa；②根据邻近椎体终板和松质骨的峰值应力，排除Model 1和Model 4两个模型后，大部分工况的最小峰值应力都是出现在Model 2模型上，且Model 2模型出现最小峰值应力的情况占据了66.6%，尤其是在L2的上终板和松质骨(除后伸工况外)，最小峰值应力都是出现在了Mode 2上；③因此将恢复高度控制在原高度的100%和40%左右是比较危险的恢复高度，对邻近椎体的影响较大；将恢复高度控制在原高度的80%左右可能是一个较为理想的选择；恢复高度在原高度的80%左右，邻近椎体所承受的应力较小，从而减小了患者发生邻近椎体再骨折的风险。 https://orcid.org/0009-0003-2323-3624 (商鹏)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 腰椎融合后腰椎活动度对植入物生物力学影响的有限元分析 李 珂, 曹 帅, 张琼弛, 贺西京, 李浩鹏, 李 杰 中国组织工程研究    2024, 28 (36): 5747-5752.   DOI: 10.12307/2024.662 摘要 （96）      PDF （1704KB）（22）    可视化    文题释义： 有限元分析：有限元法是一种近似数值方法，用来解决带有边界条件的偏微分方程问题，其核心思想是“数值近似”和“离散化”。利用有限元分析可以获得植入物的应力应变信息，这对于植入物的设计和优化非常重要。 应力集中：指结构中某一区域局部应力高于周围区域的现象，一般出现在物体形状急剧变化的地方，可能会导致结构的破坏或失效。脊柱融合内固定术中，植入物的失效与应力集中现象密切相关。 背景：目前腰椎椎体间融合被广泛应用于多种腰椎疾患的治疗。然而，如何降低假关节形成、螺钉松动断裂以及cage失效等术后并发症仍然是一个严峻的挑战。 目的：分析腰椎总体活动度对椎间植骨、cage以及钉棒系统应力应变的影响，从而更好地指导患者进行术后腰椎活动以降低假关节形成及器械失效的风险。 方法：利用Mimics、3-Matic、HyperMesh以及Abaqus软件构建完整的人L1-S1有限元模型，并模拟经椎间孔腰椎椎体间融合术。比较施加弯矩前后椎间植骨平均应变、cage以及钉棒系统的峰值应力，并分析其随腰椎总活动度的变化趋势；绘制相应的应力云图以观察应力分布。 结果与结论：①与单纯施加垂直压缩载荷相比，施加弯矩后椎间植骨平均应变、cage峰值应力以及钉棒系统峰值应力分别增加了2.6%-55.3%，65.6%-166.8%及36.0%-353.4%；②随着总活动度的增加，椎间植骨平均应变在左右旋转工况下呈非线性增加并得到最大值，而cage与钉棒系统的峰值应力在左右侧弯工况下呈线性增加并得到最大值；③椎间植骨与cage的应力分布和工况有关，而钉棒系统应力主要集中于螺钉与骨质结合部及螺钉与棒连接处；④因此术后增加轴向旋转活动可能降低假关节形成的风险，而减少侧弯活动可能降低cage以及钉棒系统失效的风险。 https://orcid.org/0009-0005-1125-5652 (李珂)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select Lenke5型青少年特发性脊柱侧凸腰椎与骨盆参数的相关性 侯俞彤, 黄承兰, 杨云霄, 李 娅, 郭培武, 于文强, 赵 宇, 王赞博, 曾 红, 马振江, 鲁德志, 王金武 中国组织工程研究    2024, 28 (36): 5753-5758.   DOI: 10.12307/2024.676 摘要 （75）      PDF （990KB）（8）    可视化    文题释义： 相关性分析：是指对2个或多个具备相关性的变量元素进行分析，从而衡量变量元素的相关密切程度，可分为正相关、负相关、不相关3种关系。 相关系数(r)：用来衡量2个变量之间的线性相关程度的指标，|r|的值越接近1，则变量之间的相关性程度就越高；越接近于0，则变量之间的相关性程度就越低。 背景：目前对于Lenke5型主腰弯脊柱侧凸患者腰椎与骨盆的研究仅局限于冠状面及矢状面，尚未明确侧弯与骨盆间的三维关系。 目的：分析Lenke5型主腰弯脊柱侧凸患者腰椎侧弯对骨盆的影响，研究腰椎与骨盆三维空间位置的相关性。 方法：回顾性分析上海交通大学医学院附属第九人民医院3D打印接诊中心2019年1月至2023年9月收治的60例Lenke5型主腰弯脊柱侧凸患者的影像学数据，包括Cobb角、冠状骨盆倾斜、腰椎前凸角、左右骨盆髋骨宽度比值、脊柱旋转角度、骨盆倾斜、骶骨斜率、骨盆入射角、冠状畸形角比率、矢状畸形角比率、C7铅垂线与骶骨中垂线的距离、椎体顶点平移、冠状骶骨倾角，将信息汇总为数据库，运用SPSS 22.0软件采用Spearman相关性分析和线性回归分析Lenke5型主腰弯青少年特发性脊柱侧凸患者腰椎与骨盆的相关数据。 结果与结论：①Cobb角与冠状畸形角比率、椎体顶点平移距离、脊柱旋转角度呈高度正相关关系(r=0.91，r=0.841，r=0.736)；②冠状畸形角比率与椎体顶点平移距离呈高度正相关关系(r=0.737)，与C7铅垂线到骶骨中垂线的距离呈中度正相关关系(r=0.514)，与矢状畸形角比率呈中度负相关关系(r=-0.595)；③腰椎前凸角与矢状畸形角比率呈高度正相关关系(r=0.942)，与冠状畸形角比率呈中度负相关关系(r= -0.554)；④Cobb角与冠状骨盆倾斜角、冠状骶骨倾角呈中度正相关关系(r=0.522，r=0.534)，C7铅垂线到骶骨中垂线的距离与冠状骨盆倾斜角呈中度正相关关系(r=0.507)；椎体顶点平移距离与冠状骨盆倾斜角、冠状骶骨倾角呈中度正相关关系(r=0.507，r=0.506)，腰椎前凸角与骶骨斜率、骨盆入射角呈中度正相关关系(r=0.512，r=0.538)；矢状畸形角比率与骶骨斜率、骨盆入射角呈中度正相关关系(r=0.614，r=0.621)；⑤结果发现腰椎与骨盆相对位置在水平面、矢状面、冠状面上息息相关，当腰椎出现侧凸、旋转时，骨盆的相对位置也会变化进行代偿，这表明矫正脊柱侧凸的同时，也不能忽略骨盆的矫正。 https://orcid.org/0009-0005-9938-3359 (侯俞彤)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 胸椎T10骨肿瘤转移不同位置生物力学特性的三维有限元分析 夏国仁, 余 浩, 姜世峰, 彭 新, 伏 晓, 陈 琦, 杨立状, 王腾飞, 李 海 中国组织工程研究    2024, 28 (36): 5759-5765.   DOI: 10.12307/2024.684 摘要 （55）      PDF （2235KB）（15）    可视化    文题释义： 有限元仿真分析：以计算分析为目的，利用图形图像学方法建立虚拟的实验标本(包括与真实分析实体对应的空间几何结构、材料参数以及力学边界条件等)，通过化整为零最后又统一的方法，计算分析模型结构的稳定性、强度、应变/应力、疲劳特性等力学指标，是常规标本实验的有效补充和深化。 脊柱病理性骨折：病理性骨折是指骨骼本身有病变，当受到轻微外力甚至在正常活动中即可发生的骨折。临床上常见的包括骨髓炎、骨结核、骨肿瘤等骨骼本身病变引起的病理性骨折。其中，肿瘤相关的病理性骨折是其中一个重要的类型，肿瘤患者应该引起足够重视，及早采取预防措施，防患于未然。 背景：随着检查技术的革新，不同分期脊柱转移瘤患者逐年增多，经皮椎体成形是脊柱转移瘤重要的治疗手段，但其治疗不同分期、不同活动方式肿瘤的术后生物力学疗效尚未见报道。 目的：基于三维有限元模型模拟胸椎T10骨肿瘤转移不同位置的应力及位移情况。 方法：根据1例30岁健康男性胸椎三维CT扫描数据，采用Mimics软件构建胸椎(T9-T11)的三维几何模型，包括肋骨、韧带及椎间盘。模拟被胸椎转移瘤侵袭的T9-T11椎体及其后胸椎不同部位的三维模型，包括椎体结构完整的对照组，单侧转移累及椎体区(实验组1)，单侧转移累及椎体和椎弓根区(实验组2)，单侧转移累及椎体、椎弓根和横突区(实验组3)，双侧转移累及椎体、椎弓根和横突区(实验组4)。利用Abaqus软件创建三维有限元模型，对负重、屈曲、伸展、旋转工况下Von Mises应力分布及模型的位移情况进行分析。 结果与结论：①在对不同实验组加载点在负重、屈曲、伸展、旋转工况下最大总位移的研究中，随着转移瘤侵袭部位及侵袭面的增多，加载点的总位移在增大，整体刚度降低，尤其实验组4加载点的总位移最大；②在屈曲工况下椎体、椎弓根破坏后明显增加最大Von Mises应力值，而在此基础上增加胸肋关节破坏，其最大Von Mises应力值基本不变；③有限元分析并模拟骨肿瘤模型的基础上，将骨水泥区域的单元设置为一个单独的set集合，后将骨水泥区域设置为对应的材料属性以模拟骨水泥填充，结果发现，负重、屈曲、伸展、旋转工况下最大总位移均小于各实验组；④模拟经皮椎体成形治疗后患者在负重、屈曲、伸展、旋转工况下的最大应力值相较于骨肿瘤模型大幅度降低；⑤提示基于胸椎T9-T11的三维有限元模型构建有利于对胸椎骨肿瘤转移生物力学特性的研究，并能够在胸椎骨肿瘤转移模型的基础上准确模拟经皮椎体成形后加载点在不同工况下的总位移及最大Von Mises应力情况。 https://orcid.org/0009-0006-2800-2552 (夏国仁)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 颈椎钩突相关夹角增龄变化的特征与意义 张德洲, 王超群, 史 君, 李 琨, 张少杰, 马 渊, 侯二飞, 赵丹阳, 郝韵腾, 王思敏, 李筱贺, 王海燕, 李志军, 王 星 中国组织工程研究    2024, 28 (36): 5766-5772.   DOI: 10.12307/2024.680 摘要 （60）      PDF （1208KB）（9）    可视化    文题释义： 钩椎关节：又称Luschka关节(Luschka joint)，是由颈椎椎体上面侧方的骨性突起——钩突与相邻上位椎体下面侧方的斜坡关节面构成，具有限制椎体间侧方移位的作用。是由德国解剖学家Von Luschka于1858年首次观察发现并提出，后学术界以其名字命名了钩椎关节。 钩突：位于椎体上面后外侧呈矢状位的嵴样隆起，与椎间孔、横突孔及椎间盘紧密相邻。该结构的增生、骨折等病变往往会压迫神经根、椎动脉、交感神经等结构，导致相应颈椎病症状的发生，因此针对该关节的研究也比较广泛。 背景：钩椎关节作为颈椎所特有的结构，其发生、发展和发育直接影响着颈椎的稳定性和活动度，也与颈椎病的发病密切相关，深入了解钩椎关节的发育特点对颈椎病的发病类型、诊断与治疗有着重要意义。  目的：利用影像学和三维重建技术对不同年龄段的颈椎钩突相关夹角进行大样本测量和观察，旨在揭示其随年龄和椎骨增长变化的特点，以及与颈椎稳定性之间的关系。 方法：采用回顾性设计，将收集到的符合研究要求的1 447例完整颈椎节段CT影像学资料的原始数据以DICOM格式导入Mimics 21.0软件进行后处理，并进行钩突夹角、钩突矢状位角测量，按照性别、年龄、侧别分组。 结果与结论：①钩突夹角随椎序的增加呈V字形增长，其最低峰值位于C5处；总体随年龄的增长呈尖峰状，其峰值多介于30-39岁年龄范围内；②钩突矢状位角随椎序的增加呈鱼钩样增长、总体随年龄的递增也呈尖峰状，其峰值多介于20-29岁年龄范围内；钩突夹角与钩突矢状位角在侧别和性别间仅部分存在显著性差异(P < 0.05)；③提示钩突夹角随椎序递增呈V字形增长；钩突矢状位角随椎序递增鱼钩样增长，而2个夹角随年龄的增长总体呈尖峰状，钩突夹角在131°左右，可能与颈椎的稳定性密切相关；而钩突矢状位角在14°左右，可能对限制颈椎过度旋转有一定作用。 https://orcid.org/0000-0003-0059-4921 (王星)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 腰椎全韧带叠加损伤对腰椎生物力学特性的影响 王多多, 吕 杰, 郭潘靖, 丁立军, 曹金凤, 周 楠, 吕 强 中国组织工程研究    2024, 28 (33): 5249-5256.   DOI: 10.12307/2024.658 摘要 （88）      PDF （1453KB）（12）    可视化    文题释义： 韧带损伤：腰椎韧带是稳定腰椎的重要结构，腰椎的7根韧带有着多种损伤方式。腰椎的退化会导致韧带的功能减弱，更容易损伤，腰椎韧带损伤与腰椎疼痛之间存在着密切的关系。 有限元分析法：是利用计算机进行仿真模拟的一种方法，广泛应用于骨科生物力学研究，是腰椎实验研究的常用工具。 背景：韧带是稳定腰椎的重要结构，随着年龄的增长韧带容易发生退行性变化，目前关于腰椎韧带的研究较少。 目的：探究在一定的韧带损伤顺序下，前屈、后伸、侧弯、扭转4种运动状态时，不同韧带叠加损伤的组合对腰椎生物力学特性的影响。 方法：建立L4-L5节段腰椎有限元模型，施加相应的力矩模拟前屈、后伸、侧弯、扭转4种运动状态，按顺序进行韧带的组合损伤，得到腰椎的活动度及各个韧带的应力。 结果与结论：①每去除一根韧带，剩余韧带应力会增加，4种工况下都是关节囊韧带所受应力最大，尤其是前屈时；随着韧带的去除，腰椎活动度也在不断增加；②前屈时，去除第一根韧带关节囊韧带后，剩余韧带应力变化平均值最大，其次是去除棘上韧带后；去除关节囊韧带后，腰椎活动度变化率最大，去除后纵韧带后，腰椎活动度变化率最小；③后伸时，所有韧带都是在去除关节囊韧带后应力变化率最大，去除关节囊韧带后，腰椎活动度变化率最大，去除后纵韧带后，腰椎活动度变化率最小；④侧弯时，棘间韧带的应力变化率在去除横突韧带后减小，棘上韧带此时增加较多，去除关节囊韧带和去除横突韧带后，活动度变化率有较大的增加；⑤扭转时，去除关节囊韧带后，剩余韧带应力变化率远大于其他韧带损伤组合；也是在去除关节囊韧带后，活动度变化率最大，其余情况活动度变化率不超过8%；⑥一根韧带损伤，其余韧带会进行应力补偿，韧带损伤会影响腰椎的稳定性，侧弯情况下影响最小，腰椎不稳患者要避免前屈和后伸运动，通过前屈和后伸运动更容易检查出韧带的病理状况；⑦关节囊韧带是维持腰椎稳定性的重要结构，棘上韧带在前屈中发挥了较大的作用，要保持腰椎全韧带的完整性。 https://orcid.org/0009-0009-8538-6283 (王多多) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 动力位下早期脊髓型颈椎病患者脊髓致压特点的有限元分析 李承蔚, 张翼升, 李智斐 , 钟远鸣 , 蒙纪文 , 梁钦秋 , 陈华龙 中国组织工程研究    2024, 28 (33): 5257-5264.   DOI: 10.12307/2024.073 摘要 （53）      PDF （2153KB）（6）    可视化    文题释义： 脊髓型颈椎病：是导致中老年人功能障碍的重要原因，这是一种呈进行性恶化的疾病，它由椎骨、椎间盘、小关节和相关韧带的退行性变化逐渐引起，这些变化通过直接压迫脊髓或周围血管而导致脊髓型颈椎病的发病。 早期脊髓型颈椎病患者：目前尚未有早期脊髓型颈椎病的业内统一专家诊断共识，此次研究基于前期研究基础，将具有脊髓型颈椎病的症状、体征，常规中立位MRI未见明显异常或仅见肥厚的黄韧带压迫硬膜囊，但颈椎动态核磁共振成像(dMRI)发现脊髓受压的患者定义为“早期脊髓型颈椎病患者”。 颈椎有限元生物力学：通过有限元计算机仿真模拟技术将人体的结构通过CT平扫数据进行模拟建立3D立体模型，再通过建立人体生理或 其他受力环境，将模型置于建立的力学环境中进行受力分析得到数据，分析数据的意义进而指导临床工作。 背景：脊髓型颈椎病是导致中老年人功能障碍的进行性加重疾病，早期诊断困难，近年来临床上有学者发现动态磁共振成像(dMRI)技术可更早期发现动力位下的脊髓受压，但其具体生物力学机制亟待阐明。 目的：探讨早期脊髓型颈椎病患者在动力位(过伸过屈位)下脊髓的生物力学致压特点，验证颈椎dMRI对早期脊髓型颈椎病诊断的有效性。 方法：回顾性分析2022年1-6月在广西中医药大学第一附属医院骨科就诊并拍摄过颈段dMRI患者的病历资料，共纳入16例，分为2组，病理组为8例以黄韧带肥厚为主要征象的早期脊髓型颈椎病患者，男5例，女3例；正常组为8例正常退变人群，男4例，女4例。所有患者均已拍摄颈椎CT平扫、MRI平扫、dMRI平扫。此次研究分为以下3个部分实验进行阐述：①采集两组受试者dMRI图像的DCOM数据，并采集其颈椎CT、中立位MRI图像DCOM数据了解两组受试者在中立位下的骨质及软组织情况；②基于MRI及CT平扫的图像DCOM数据，使用逆向工程软件分别建模正常退变人群、脊髓型颈椎病早期患者的下颈椎(C3-7)三维有限元模型，分析脊髓、硬膜后部的等效应力、等效弹性应变数值，观察应力、应变分布情况；③得出应力、应变数据后进行组间数据对比，分析出早期脊髓型颈椎病在动力位下脊髓致压的力学特点，验证dMRI对早期脊髓型颈椎病诊断的有效性。 结果与结论：①两组受试者下颈椎(C3-7)模型在模拟后伸、前屈、中立位时，其脊髓后部的应力、应变数值从大到小依次为后伸位>前屈位>中立位(P < 0.05)，应变数值从大到小依次为后伸位>前屈位>中立位(P < 0.05)；②与正常退变人群模型比较，病理组模型在前屈、后伸2种自由度下，其脊髓的等效应力、应变均较正常组模型增大(P < 0.05)，且脊髓后部应力、应变分布区域不规则；③在中立位下，两组模型脊髓的应变数值无明显差异(P > 0.05)，应变分布区域均匀规则；④提示在颈椎后伸位状态下，以黄韧带肥厚为主要征象的早期脊髓型颈椎病患者硬膜囊和脊髓后部均受压变形，脊髓的受压形变程度明显大于前屈位和中立位；中立位状态下，早期脊髓型颈椎病患者硬膜受压变形，脊髓无明显形变征象；此次研究从生物力学的角度验证了dMRI对早期脊髓型颈椎病诊断的有效性。 https://orcid.org/0009-0004-6509-3874 (李承蔚) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 步行运动下缺血性坏死股骨头力学性能及塌陷风险预测 高永昌, 付彦涛, 赵 昕, 崔庆峰, 张志峰, 陈世斌 中国组织工程研究    2024, 28 (33): 5265-5269.   DOI: 10.12307/2024.661 摘要 （53）      PDF （1145KB）（6）    可视化    文题释义： 缺血性股骨头坏死：是由于输送血液到股骨头的血管遭受一些原因无法供血，导致股骨头的血液供应减少或中断进而骨头细胞死亡的疾病。继而可能会出现股骨头结构发生变化、坏死部位塌陷等问题，导致髋关节功能紊乱，活动范围受限，患者疼痛难忍。 步行运动：此文中步行运动指一个ISO标准步行完整周期，在行走时一侧足跟着地到该侧足跟再次着地的过程被称为一个步行周期，一个完整的步态周期通常包括站立阶段和摆动阶段两部分。 背景：股骨头缺血性坏死这一难治性骨科疾病严重影响患者的正常生活，受限于假体寿命与翻修的问题，临床建议年轻患者采取保髋治疗，在早期精准预测坏死区力学性能而后施加干预治疗是保髋的关键。 目的：建立基于人体髋关节CT数据的包含髋骨和髋臼软骨的坏死股骨头有限元接触动力学模型，预测步行运动过程中不同坏死体积和坏死位置对坏死区域力学性能的影响。 方法：采集志愿者髋关节CT影像学数据，重建了髋关节三维几何模型。基于Abaqus有限元软件建立股骨头坏死模型，构建了小、中、大体积坏死耦合坏死区域与力线重合、中度偏离和远离力线共9种不同坏死模型。预测在静态3 000 N载荷和一个ISO标准步行完整周期内不同坏死模型坏死区域的应力，对比评估坏死区域塌陷风险。 结果与结论：①坏死体积增大和坏死区域靠近力线时坏死区内的最大等效应力显著增加，坏死区塌陷风险也随之增加；②对不同载荷类型，运动时相同坏死体积和坏死位置条件下的股骨头坏死区最大应力较静载作用下的最大应力显著提高；③表明运动过程中，步行运动使股骨头坏死区的最大等效应力较静载时显著增大，故局部塌陷风险会因为更大的局部应力而增大，但整体塌陷风险因承载区域动态变化较静载有所降低，在临床评估时骨科医生需考虑运动对力学性能的影响。 https://orcid.org/0000-0002-7815-3790 (高永昌) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 内侧副韧带不同程度损伤时膝关节的应力变化 姜亚琼, 路 坦, 徐 彪, 杨骏良, 阴玉娇 中国组织工程研究    2024, 28 (33): 5270-5275.   DOI: 10.12307/2024.660 摘要 （49）      PDF （1380KB）（12）    可视化    文题释义： 膝关节内侧副韧带损伤：内侧副韧带是维持人体膝关节内侧稳定性最主要的韧带，内侧副韧带在滑雪、足球等体育运动中损伤的发生率较高，占所有膝关节损伤的40%。内侧副韧带损伤易导致膝关节内侧稳定性的丧失，关节不稳可引起半月板长期磨损及退行性骨关节病。 有限元分析：利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟，在医学中主要应用于生物力学及医学器材应用方面，通过有限元分析软件进行数字模拟，最终得到受力模型的应力和位移数值，为临床的诊治提供参考依据。 背景：膝关节内侧副韧带损伤易导致继发性的半月板及软骨损伤，长期慢性损害会引起骨关节炎的发生。目前，关于内侧副韧带断裂所致半月板及关节软骨损伤的力学研究较少。 目的：探讨膝关节内侧副韧带不同程度损伤对膝关节半月板及软骨生物力学的影响。 方法：选择一名健康志愿者行膝关节CT和MRI检查，获取其影像资料，将扫描数据依次导入 Mimics、Geomagic及Solidworks软件，经配准融合后建立正常膝关节三维模型，并在此基础上模拟出膝关节内侧副韧带不同程度损伤的模型，共分为4组，包括：①内侧副韧带完整；②内侧副韧带深层断裂；③内侧副韧带浅层断裂；④内侧副韧带完全断裂。最后导入Ansys软件，对膝关节施加3种模式载荷：①股骨顶端施加10 N·m外翻力矩；②股骨顶端施加4 N·m内旋力矩；③股骨顶端施加4 N·m外旋力矩。分析4组模型在不同载荷下对膝关节生物力学的影响。 结果与结论：①在膝关节伸直位，对膝关节施加10 N·m外翻力矩时，内侧副韧带不同程度损伤后外侧半月板总体应力均增加，关节软骨应力变化不明显，并且当内侧副韧带浅层出现断裂后外侧半月板应力峰值明显增大；②在膝关节伸直位，对膝关节施加4 N·m内旋力矩时，内侧副韧带不同程度损伤后内外侧半月板总体应力均增加，当内侧副韧带浅层出现断裂时半月板应力峰值从内侧半月板前角转移至外侧半月板前角；③在膝关节伸直位，对膝关节施加4 N·m外旋力矩，内侧副韧带不同程度损伤后外侧半月板应力峰值较内侧半月板增加更明显，关节软骨应力变化较小；④结果表明，膝关节处于伸直状态下，膝关节内侧副韧带浅层断裂继发半月板损伤的风险远大于内侧副韧带深层断裂，而外侧半月板较内侧半月板更易受到损伤；内侧副韧带浅层和深层对膝关节的旋转稳定性均有重要作用。 https://orcid.org/0009-0006-5887-6496 (姜亚琼) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 有限元分析臀中肌宽度比在非创伤性股骨头坏死病程进展中的作用机制 袁颖嘉, 江禹来, 李 津, 王 珂, 王 煜, 林天烨, 张庆文, 何 伟, 魏秋实 中国组织工程研究    2024, 28 (33): 5276-5282.   DOI: 10.12307/2024.652 摘要 （60）      PDF （1447KB）（8）    可视化    文题释义： 股骨头坏死：又称股骨头缺血性坏死，由于股骨头血供中断或受损，引起骨细胞及骨髓成分死亡及随后的修复，导致股骨头结构改变，股骨头塌陷，主要表现为患侧髋部疼痛、无法活动。 臀中肌：位于髂骨翼外面，臀中肌后部位于臀大肌深层，为羽状肌，起于髂骨翼外面，止点于股骨大转子，主要的功能是在固定时使大腿外展，前部使大腿屈和内旋；后部使大腿伸和外旋，这两块肌肉是平时生活中走路站立保持良好姿势的重要肌肉。 背景：臀中肌不仅可外展髋关节，在限制股骨头外移方面也起到重要作用。目前，尚缺乏臀中肌状态与非创伤性股骨头坏死塌陷的相关研究。 目的：探讨臀中肌宽度比、髋关节内侧间隙比与非创伤性股骨头坏死病程进展的关系，通过有限元分析探讨臀中肌萎缩对股骨头坏死股骨头表面、坏死区应力的影响。 方法：回顾性分析广州中医药大学第三附属医院收治的单侧非创伤性股骨头坏死患者，所有患者均随访2年以上，根据随访过程中是否出现股骨头塌陷分为塌陷组和未塌陷组，测量并计算患者髋关节内侧间隙比、臀中肌宽度比、Sharp角、臀中肌长度比及臀中肌激活角，对比两组间差异。于初次就诊、随访3，6，12，24个月测量并计算内侧间隙比和臀中肌宽度比，探究这2个指标在非创伤性股骨头坏死病程进展中的变化情况。此外，通过三维有限元分析技术，基于CT数据构建日本骨坏死研究会分型C1型股骨头坏死骨性模型；同时基于MRI数据构建臀中肌模型，分为臀中肌萎缩组(臀中肌宽度比74%-76%)及臀中肌正常组(臀中肌宽度比94%-96%)，每组构建10个模型，约束股骨远端的6个自由度为零，对骶骨上表面沿Z轴施加600 N压力。对比两组模型股骨头表面、坏死区应力分布情况、最大应力值及坏死区最大位移。 结果与结论：①共纳入153髋153例患者，男67例，女86例；②24个月随访时，塌陷组内侧间隙比显著高于非塌陷组(P < 0.05)，塌陷组臀中肌宽度比显著低于非塌陷组(P < 0.05)；两组的Sharp角、臀中肌激活角及臀中肌长度比差异无显著性意义(P > 0.05)；③随访时间超过3个月起，塌陷组臀中肌宽度比均低于非塌陷组(P < 0.05)；随访时间超过12个月起，塌陷组内侧间隙比均高于非塌陷组(P < 0.05)；④Pearson相关分析显示塌陷组随访时间与内侧间隙比呈显著正相关(P < 0.05)，随访时间与臀中肌宽度比呈显著负相关(P < 0.05)，且臀中肌宽度比的回归系数比内侧间隙比大；⑤臀中肌萎缩组股骨头表面出现显著的应力集中，且应力区明显靠外侧，臀中肌萎缩组股骨头表面最大应力显著大于臀中肌正常组(P < 0.05)；臀中肌萎缩组坏死区出现了明显的应力集中，且最大应力位于坏死区边缘；臀中肌萎缩组坏死区最大应力、最大位移均显著大于臀中肌正常组(P < 0.05)；⑥提示臀中肌宽度比可以作为一个有效评估臀中肌萎缩改变的指标；随着臀中肌萎缩髋关节内侧间隙增宽，导致股骨头外移，影响髋关节稳定，引起股骨头表面及坏死区应力及位移均增大。 https://orcid.org/0009-0005-5242-4635 (袁颖嘉) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 过伸内翻型胫骨平台骨折新型钢板的设计及有限元分析 梁钟帅, 王仁崇, 张 璐, 胡居正, 石展英, 谢 友, 毛春华 中国组织工程研究    2024, 28 (33): 5283-5288.   DOI: 10.12307/2024.657 摘要 （36）      PDF （1346KB）（7）    可视化    文题释义： 过伸内翻型胫骨平台骨折：是在膝关节处于过伸且内翻状态下受伤所导致的前内侧柱的压缩性骨折，同时也可能同时出现后外侧胫骨平台的撕裂型骨折和神经血管的损伤。 桡骨远端万向锁定钢板：是一款成功应用于临床治疗桡骨远端骨折的接骨钢板，其特点在于钢板远端2.4 mm的螺钉在钉孔的中轴方向上有30°的自由度。术者可以根据术中骨折块的具体情况，灵活选择螺钉置入的角度和方向，从而实现对骨折块的有效固定。 背景：目前尚无适用于前内侧平台的解剖型锁定钢板，因此通常采用胫骨平台内侧锁定钢板偏前放置来固定过伸内翻损伤导致的前内侧压缩骨折。由于锁定螺钉无法实现对骨折线的垂直固定，再加上髌韧带的影响，临床效果仍不尽人意。 目的：通过有限元分析比较新型钢板与传统内固定方式治疗胫骨平台前内侧骨折的生物力学性能。 方法：收集20例内翻型胫骨平台前内侧骨折的CT数据，并对其形态学特征，如前内侧胫骨平台后倾角、骨折面角度、骨折块表面积、高度和角度等进行测量。选择1位24岁、身高175 cm、体质量65 kg的男性志愿者，将其胫骨CT数据导入Mimics 21.0软件生成三维模型。在SolidWorks 2017软件中导入内固定模型，根据测量的形态学数据建立新型钢板、内侧锁定钢板、后内侧锁定钢板和6.5 mm拉力螺钉固定数据模型。使用Ansys 17.0软件对4种固定模型进行应力加载，比较其生物力学性能。 结果与结论：①随着轴向载荷的增加，不同内固定模型的应力峰值近似同比增大，500 N时应力峰值：螺钉组(6.973 7 MPa) <新型钢板组(14.733 MPa) <内侧钢板组(16.445 MPa) <后内侧钢板组(25.199 MPa)；②500 N时骨折块的应力峰值：螺钉组(3.657 9 MPa) <新型钢板组(4.510 8 MPa) <内侧钢板组(5.225 9 MPa) <后内侧钢板组(6.181 2 MPa)；③随着轴向载荷的增加，骨折块和内固定位移也近似等比增大，位移分布特征无明显变化；500 N时钢板位移：新型钢板组(1.030 7 mm) <内侧钢板组(1.503 mm) <螺钉组(2.096 5 mm) <后内侧钢板组(2.258 2 mm)；500 N时骨折块位移：新型钢板组(0.212 8 mm) <内侧钢板组(0.311 54 mm) <螺钉组(0.427 79 mm) <后内侧钢板组(0.454 98 mm)；④提示在治疗过伸内翻型胫骨平台骨折时，新型钢板的稳定性和力学性能优于传统内固定方式。 https://orcid.org/0000-0002-9276-3704 (梁钟帅)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 三维组架螺钉与微创钢板固定Sanders Ⅲ型跟骨骨折的有限元分析 孔德伟, 宋 超, 吴 亮, 吴 铭, 龚璐璐, 汪嘉琪, 潘红元, 范鑫斌, 张 岩 中国组织工程研究    2024, 28 (33): 5289-5294.   DOI: 10.12307/2024.651 摘要 （43）      PDF （1526KB）（5）    可视化    文题释义： Sanders分型：1990年由Sanders提出，基于冠状位和轴位CT表现，根据后距下关节面骨折的情况，将关节内骨折分为4大类型：Ⅰ型，所有的无移位骨折；Ⅱ型，后距下关节面的两部分骨折；Ⅲ型，后距下关节面的三部分骨折，中央有塌陷的骨折块；Ⅳ型，关节面四部分骨折，严重粉碎骨折。这种分型主要反映了跟骨后关节面的损伤程度，已证明对治疗方法的选择和预后判断有重要意义。 骨科有限元技术：数字化有限元分析技术因节约成本、精准性、更能模拟机体力学等优点在国内外成为了研究热点。在骨科力学方面，可以施加不同的负荷、材料属性、边界条件，对应力、应变、刚度、位移情况等进行分析，解决了传统骨科力学研究有创性、环境影响大、费用高、耗时长的问题，成为研究骨科力学重要的工具。 背景：经皮复位加压固定的三维组架螺钉内固定在治疗Sanders Ⅲ型跟骨骨折上已经取得了满意的临床疗效，但在生物力学方面是否可以达到微创钢板内固定的稳定性，以及对比之后的优势与缺点还不得而知。 目的：通过有限元分析方法探讨不同内固定装置对Sanders Ⅲ型跟骨骨折的固定效果。 方法：选择 1 名 26 岁成年健康男性志愿者，根据其跟骨 CT 数据制作Sanders Ⅲ型跟骨骨折有限元模型。选用经皮微创三维组架螺钉、跗骨窦微创钢板分别固定跟骨骨折模型，分别施加350，700 N纵向载荷，分析2种模型的位移、应力分布情况，比较各种模型的稳定性。 结果与结论：①三维组架螺钉模型中骨块与内植物的峰值应力明显低于微创钢板模型，三维组架螺钉模型中骨块与内植物的平均应力也明显低于微创钢板模型；②2种模型的最大位移均位于后距关节面内侧，三维组架螺钉模型的最大位移小于微创钢板模型；③微创钢板模型前突骨块与内侧骨块的纵向位移更小，三维组架螺钉模型内侧骨块与中段骨块的横向与垂直位移更小；④提示2种内固定模型均能提供满意的固定效果，其中三维组架螺钉模型使应力分布更均匀、骨块综合位移更小，能提供更好的横向与垂直稳定性，而微创钢板在维持纵向稳定性上更具优势。 https://orcid.org/0009-0003-0651-4141 (孔德伟) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 腓骨近端骨折对伸直状态下膝关节应力影响的有限元分析 汪嘉琪, 唐江安, 黄国华, 孔德策, 赵一丁, 龚璐璐, 潘红元, 孔德伟, 刘 粤, 杨铁毅 中国组织工程研究    2024, 28 (30): 4757-4762.   DOI: 10.12307/2024.635 摘要 （83）      PDF （1332KB）（27）    可视化    文题释义： 腓骨骨折：大多数腓骨近端骨折常与胫骨上端或胫骨干骨折合并发生，此类损伤通常为高能量损伤，常合并韧带、半月板等软组织损伤，术后合并症较多，诸如胫骨平台关节面塌陷、膝关节不稳、膝关节内外翻等等情况，导致复杂胫骨平台骨折的治疗效果不佳。此类骨折因为靠近膝关节，固定有争议且较为困难，易并发关节强直、关节不稳等并发症。 有限元分析：最初广泛运用于工程力学研究。20世纪70年代初，随着科学技术的发展，它第一次被用来研究骨科生物力学，近年来，有限元分析发展成为分析骨科力学变化极为有用的工具，推动了骨科仿真生物力学试验的发展。 背景：传统观点认为绝大多数的腓骨近端骨折是不需要固定的，他人和此次研究提示，近端腓骨结构对于膝关节后外侧结构的稳定性具有重要影响，其作用机制值得研究。 目的：探讨腓骨近端骨折对于伸直状态膝关节各结构生物力学的影响。 方法：运用有限元方法进行仿真生物力学试验。选用1名健康青年男性志愿者膝关节MRI和CT影像数据资料建立伸直状态下的膝关节有限元模型，并模拟4种近端腓骨形态：模型A为完整模型，模型B为腓骨头下以远1 cm骨折模型，模型C为腓骨近端最顶端向远端1 cm的尖端缺损骨折模型，模型D为腓骨近端最顶端向远端2 cm的骨缺损模型。在股骨干上施加纵向集中载荷1 500 N，对比分析膝关节伸直状态下，4种工况下膝关节各个结构最大等效应力、最大第一主应力的分布以及改变趋势。 结果与结论：①模型A胫骨软骨、半月板外侧室最大等效应力大于内侧；胫骨平台、半月板内侧室最大第一主应力大于外侧；股骨软骨内侧髁最大等效应力大于外侧髁，股骨软骨内侧髁最大第一主应力大于内侧髁；②相较于模型A，模型C的软骨、半月板的最大等效应力和最大第一主应力大小以及分布情况无明显差异；③相较于模型A，模型B的最大等效应力上升幅度依次为内侧胫骨软骨(14.9%)，股骨软骨内侧髁(13.6%)，内侧半月板(6.6%)；最大第一主应力上升幅度依次为内侧半月板(11.06%)，内侧胫骨软骨(8.65%)，股骨软骨内侧髁(7.46%)；韧带的最大等效应力上升幅度依次为：腘弓状韧带(33.2%) >前交叉韧带(21.3%) >腓侧副韧带(17%) >后交叉韧带(14.3%) >前外侧副韧带(13.2%) >内侧副韧带(10.1%)；④相较于模型A，模型D的最大等效应力上升趋势依次为内侧胫骨软骨(19.5%)，股骨软骨内侧髁(17.9%)，内侧半月板(9.9%)；最大第一主应力依次为内侧半月板(14.04%)，内侧胫骨软骨(13.03%)，股骨软骨内侧髁(11.37%)；韧带最大等效应力上升趋势依次为：前交叉韧带(25.2%) >后交叉韧带(18.9%) >内侧副韧带(18.5%) >前外侧副韧带(12.7%)；⑤提示在膝关节伸直情况下，腓骨头下1 cm骨折和2 cm腓骨尖端骨缺损对内侧室软骨、前交叉韧带以及后外侧韧带复合体结构的影响较大。 https://orcid.org/0009-0006-5196-8814 (汪嘉琪)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 三种内固定装置应用于PauwelsⅢ型股骨颈骨折的有限元分析 齐远博, 李建涛, 刘道宏, 陶 笙, 王道峰, 吴 杰 中国组织工程研究    2024, 28 (30): 4763-4769.   DOI: 10.12307/2024.645 摘要 （92）      PDF （1423KB）（17）    可视化    文题释义： 股骨颈骨折Pauwels分型：基于骨折线方向进行划分，Pauwels角即远端骨折线与两髂嵴联线所形成的角度，具有判定股骨颈骨折是否稳定的意义。Ⅰ型为外展型(Pauwels角≤ 30°)；Ⅱ型为中间型(30° < Pauwels 角 ≤ 50°)；Ⅲ型为内收型(Pauwels 角 > 50°)。 有限元分析方法：是一种运用数学近似的形式对真实物理系统进行模拟的方法，最初被应用于航空工程领域，随着电子计算机技术的迅速发展与普及，使其广泛地应用在科学研究中，并与医学生物力学交叉融合；该方法依托于医学影像处理软件、扫描模型处理软件、三维制图软件、有限元分析软件等计算机操作平台的共同协作，对模拟的对象进行数据分析和研究计算。 背景：目前临床上对于Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的内固定选用仍存在争议，选择提供稳定固定强度的内固定是实现Pauwels Ⅲ型骨折固定的关键基础。 目的：利用三维有限元分析法测试3种类型内固定应用于Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折的生物力学强度差异，为其临床治疗提供借鉴。 方法：使用一名健康男性志愿者的左股骨CT数据，在Mimics软件中重建出一个完整的股骨及其骨松质，运用Geomagic studio软件进行逆向建模，并在UG-NX软件中创建出倒三角空心螺钉、动力髋螺钉、股骨颈动力交叉钉系统；将3种内固定模型分别装配至股骨模型上；通过Hypermesh软件模拟Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折；最后应用Abaqus软件进行有限元实验分析，分析比较不同内固定系统固定股骨颈骨折所产生的应力分布、应力峰值、应变情况及位移分布。 结果与结论：①股骨近端骨块的应力主要分布在骨折端附近股骨颈下方区域，动力髋螺钉组的应力峰值最大，股骨颈动力交叉钉系统组最小；②内固定装置的应力分布主要集中在骨折线附近的螺钉表面，股骨颈动力交叉钉系统组的应力峰值最大，动力髋螺钉组最小；③股骨近端骨块的主要应变场分布于骨与螺钉接触的上表面区域，股骨颈动力交叉钉系统组的屈服应变最小，倒三角空心螺钉组最大；④内固定装置模型的主要应变场分布于股骨颈螺钉的上表面，股骨颈动力交叉钉系统组的屈服应变最小，倒三角空心螺钉组最大；⑤3种股骨颈骨折内固定模型中的股骨、近端骨块、远端骨块、内固定装置以及内固定与股骨整体的位移分布值均由近端到远端逐渐减小，其中股骨颈动力交叉钉系统固定组的位移峰值最大，动力髋螺钉组最小；⑥结果表明，在固定Pauwels Ⅲ型股骨颈骨折时，股骨颈动力交叉钉系统的应力分布更为均匀、力学传导特性更好，其承受了较低的屈服应变、较高的应力和较高的位移；具有相对更良好的生物力学稳定性，能为骨折的愈合提供优越的力学环境。 https://orcid.org/0009-0008-6114-6536 (齐远博) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 股骨近端防旋髓内钉-Ⅱ治疗31-A3型股骨转子间骨折扩髓与否的有限元分析 刘泽民, 王 栋, 李 岩, 刘 旻, 陈 斌, 王钞崎, 吕 欣, 张永红 中国组织工程研究    2024, 28 (30): 4770-4776.   DOI: 10.12307/2024.624 摘要 （75）      PDF （1373KB）（19）    可视化    文题释义： 有限元分析：是一种利用数值计算方法求解连续介质力学问题的技术。它将复杂的物理问题转化为有限数量的简单子域，并在每个子域上建立适当的数学模型，通过数值计算得到问题的近似解。 PFNA-Ⅱ：是一种骨科内植物，广泛用于治疗股骨转子间骨折。它属于髓内钉系统，用于在股骨髓腔内固定骨折，提供牢固的内部支撑。 背景：针对股骨转子间骨折是否需要扩髓的问题尚有争议，一些人认为不扩髓缩短手术时间、减少出血、降低高龄患者术中风险，但此举是否会降低髓内钉支撑效果，尚无依据。另一些人认为扩髓可选择直径更粗的髓内钉，获得更好的力学支撑，但基础研究显示此方法存在脂肪栓塞、破坏骨质(尤其高龄骨质疏松患者)等风险。 目的：通过有限元分析股骨近端防旋髓内钉-Ⅱ治疗31-A3型股骨转子间骨折时扩髓与不扩髓的力学分布特点。 方法：纳入一名健康志愿者，CT扫描其股骨获取DICOM格式文件，顺序导入Mimics、Geomagic Wrap、SolidWorks、Hypermesh、Ansys软件处理文件，得到A3.1型、A3.2型及A3.3型股骨转子间骨折模型，分别与9，11 mm直径、170 mm长度的股骨近端防旋髓内钉-Ⅱ进行装配，赋予材料属性，设定各接触面相互作用关系及定义载荷及边界条件，之后进行求解。观察不同模型中股骨应力分布、内固定应力分布、股骨位移及内固定位移情况。 结果与结论：①各型骨折采用扩髓髓内钉固定时股骨应力均小于非扩髓髓内钉固定，A3.3型骨折股骨最大应力值大于A3.1型和A3.2型；②各型骨折采用扩髓髓内钉固定时内固定应力均大于非扩髓髓内钉固定，A3.3型骨折内固定最大应力值大于A3.1型；③扩髓与非扩髓对股骨及内固定位移影响较小，应力影响较大；④提示采用扩髓髓内钉固定可使股骨应力减小，内固定整体承担应力增大，远端锁钉承担应力减小；与非扩髓髓内钉固定相比，采用扩髓髓内钉固定可能会提供更好的治疗效果。 https://orcid.org/0000-0003-4810-9200 (刘泽民)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 有限元法预测颈椎前路椎间盘切除融合螺钉置入位置对内固定稳定性的影响 季兴华, 魏金政, 郝 帅, 邢泽军 中国组织工程研究    2024, 28 (30): 4777-4782.   DOI: 10.12307/2024.636 摘要 （63）      PDF （1186KB）（11）    可视化    文题释义： 有限元法：是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种弹性力学问题的数值求解方法。 颈椎前路椎间盘切除融合：是治疗颈椎病的经典术式，包括切除病变节段的椎间盘组织和上、下软骨板、突入椎管的髓核组织和骨赘，椎体间植骨并置入内固定系统重建椎体间的稳定性。 背景：在颈椎前路椎间盘切除融合过程中，螺钉放置角度会影响内固定系统的稳定性。 目的：有限元分析法预测不同螺钉放置角度对颈椎前路椎间盘切除融合过程中内固定系统应力的影响，寻找螺钉最佳放置角度。 方法：采用三维重建法建立颈椎力学模型，模拟颈椎侧弯、直立和前屈等3种不同的工况。在SolidWorks 2017软件中，建立颈椎前路钢板和螺钉模型，根据螺钉的不同放置角度建模，a为内侧偏移，b为理想位置，c为外侧偏移，d为向下偏移，e为向上偏移。观察不同螺钉放置角度下内固定的应力分布，并记录其应力和位移。 结果与结论：①构建全颈椎及前路钢板置入后的有限元模型，在相同工况下，钢板上螺钉的不同置入角度对脊柱生物力学改变无明显差别；②但微观数值显示，在侧弯工况下，向外偏移(c)螺钉位置的抗侧弯性能最好；在直立工况下，向下偏移(d)螺钉承载效果最好；在反屈工况下，向外偏移(c)螺钉抗屈效果最好；③在不同的运动工况下，内固定装置的固定效果是相对稳定的；当螺钉向内侧、外侧、向下或向上放置时，3种工况下的内固定效果相差10%，但位移变化较小；这说明在临床实际操作中同时满足承重、抗弯、抗屈的最佳螺钉位置是不存在的；④提示颈椎前路间盘切除融合术中钢板螺钉的置入方向对颈椎的力学稳定性影响不大；在颈椎侧屈、直立、前屈运动时，不同方向的螺钉角度对颈椎内固定装置的稳定性影响不大；因此在临床手术中无需刻意追求螺钉的置入方向。 https://orcid.org/0000-0002-8659-2427 (季兴华) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 青少年特发性脊柱侧弯全脊柱的有限元模态分析 张玉芳, 李 帅, 刘 宁, 郭海伟, 齐晓华, 吕 蒙 中国组织工程研究    2024, 28 (30): 4783-4787.   DOI: 10.12307/2024.627 摘要 （65）      PDF （1487KB）（56）    可视化    文题释义： 青少年特发性脊柱侧弯：一种脊柱三维空间结构性畸形，其发病原因不明。 模态分析：是一种研究结构动力特性的方法。模态是指所研究结构的固有振动特性，每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态 振型。 背景：人体处于振动环境时，会引起脊柱损伤，特别是脊柱侧弯患者，目前尚未涉及脊柱侧弯患者T1-骨盆全脊柱在自由状态下的固有模态信息。 目的：利用有限元方法分析脊柱侧弯患者全脊柱的动力学特性。 方法：基于CT扫描图像建立1例11岁胸腰双弯脊柱侧弯患者T1-骨盆全脊柱三维有限元模型，胸腰段侧弯Cobb角分别为36°和24°，利用有限元方法进行全脊柱自由状态下的模态分析。 结果与结论：提取脊柱的15阶自由模态，获得侧弯全脊柱的动态特性：脊柱共振频率分布集中，胸椎段为全脊柱模型变形最严重的椎段，胸弯曲椎体比腰弯曲椎体振幅大。模态分析脊柱侧弯患者处于振动环境中的振动特性，确定侧弯脊柱的固有频率、振型和振幅等振动参数，对脊柱侧弯的振动特性分析等方面具有重要意义。 https://orcid.org/0000-0002-7177-6186 (张玉芳) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 定位与非定位颈椎旋转手法对不同程度粥样硬化颈内动脉拉伸力学性能的影响 张少群, 郑川江, 刘佳富, 蒋顺琬 中国组织工程研究    2024, 28 (30): 4788-4794.   DOI: 10.12307/2024.630 摘要 （59）      PDF （960KB）（18）    可视化    文题释义： 颈椎旋转手法(Cervical Rotatory Manipulation，CRM)：是临床上最为常用的中医脊柱推拿手法之一，临床上常用来治疗颈椎病、落枕及肌肉劳损等颈部相关疾病。 动脉粥样硬化：是以动脉内膜中脂质的堆积为始动环节而诱发的一种慢性炎性反应性疾病，主要好发于大、中动脉，早期可无任何症状出现，但当病变动脉狭窄到一定程度的时候就可能会导致稳定的缺血症状。 拉伸力学性能：指通过拉伸力学试验所获取的材料在拉伸过程中的力学指标，主要包括最大应力、最大应变、生理性弹性模量及最大弹性模量等力学指标。 背景： 颈椎旋转手法被广泛应用于颈部疾病的治疗且疗效明确，但临床发现其存在一定风险。作者前期研究发现颈椎旋转手法会降低粥样硬化颈动脉的拉伸力学性能，但尚不明确不同颈椎旋转手法(定位/非定位)及不同程度(轻/中/重度)粥样硬化对颈动脉拉伸力学性能的影响。 目的：探索不同颈椎旋转手法及不同程度粥样硬化对颈内动脉拉伸力学性能的影响。 方法：120只雄性新西兰兔根据不同程度粥样硬化及不同颈椎旋转手法干预随机分为重度粥样硬化+定位/非定位颈椎旋转手法、中度粥样硬化+定位/非定位颈椎旋转手法、轻度粥样硬化+定位/非定位颈椎旋转手法、正常兔+定位/非定位颈椎旋转手法共8个实验组，以及轻/中/重度粥样硬化+无手法干预共3个模型对照组和1个空白对照组。采用两因素方差分析探索不同颈椎旋转手法及不同程度粥样硬化对颈内动脉拉伸力学性能的主效应及交互效应，并用单因素方差分析探索同一程度粥样硬化情况下，不同手法干预对颈内动脉拉伸力学性能的影响。 结果与结论：①“不同颈椎旋转手法”与“不同程度粥样硬化”均是影响颈内动脉拉伸力学性能的主效应因素；②对于轻度及重度粥样硬化，定位颈椎旋转手法及非定位颈椎旋转手法均会降低颈内动脉的最大应力(P < 0.05)，也均会升高颈内动脉的生理性弹性模量(P < 0.05)；③对于中度粥样硬化，定位颈椎旋转手法及非定位颈椎旋转手法会升高颈内动脉的生理性弹性模量(P < 0.05)，非定位颈椎旋转手法还会降低颈内动脉的最大应变(P < 0.05)，其最大应变也小于行定位颈椎旋转手法的颈内动脉(P < 0.05)；④对于正常颈内动脉，除最大应变外，行定位颈椎旋转手法及非定位颈椎旋转手法均对颈内动脉的其他拉伸力学指标无显著性影响(P > 0.05)；⑤结果提示，定位颈椎旋转手法及非定位颈椎旋转手法均可能会增加动脉粥样硬化颈内动脉的刚度，使其弹性降低、脆性增加；因此定位颈椎旋转手法及非定位颈椎旋转手法均会增加轻/中/重度颈内动脉粥样硬化家兔出现心血管事件的风险，且粥样硬化程度越重，定位/非定位颈椎旋转手法风险均越大，但定位颈椎旋转手法的风险并未比非定位颈椎旋转手法低。  https://orcid.org/0000-0002-1146-085X (张少群)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 弯矩作用下姿势性脊柱后凸的生物力学响应 王 磊, 王晨艳, 郭 媛, 李晓娜, 陈维毅 中国组织工程研究    2024, 28 (24): 3773-3777.   DOI: 10.12307/2024.605 摘要 （115）      PDF （2204KB）（46）    可视化    文题释义： 姿势性脊柱后凸：通常表现为患者胸椎矢状面过度后凸，且在X射线片上没有观察到椎骨结构异常，而胸椎过度后凸会导致患者产生驼背，不仅影响美观，还会导致背部疼痛、呼吸受限，可能会造成不良影响。 Cobb角：是指脊柱弯曲节段的上端椎椎体上缘与下端椎椎体下缘所形成的交角，通常作为判断脊柱后凸程度的标准。 背景：关于脊柱后凸的生物力学研究大多集中在躯干肌肉力量以及矢状面平衡等方面，关于脊柱后凸过程中脊柱内部的生物力学响应鲜有报道。 目的：通过模拟姿势性脊柱后凸过程，探究姿势性脊柱后凸过程中脊柱的生物力学响应。 方法：建立正常人胸腰段三维有限元模型(T1-S1节段)，通过在T1、T6、T12椎骨上施加三点力系的方式施加1.15-11.52 N·m共10组等距递增的弯曲载荷，模拟正常人姿势性脊柱后凸过程，分析载荷与Cobb角关系和弯曲载荷作用下胸椎、肋骨、椎间盘的生物力学响应。 结果与结论：①姿势性脊柱后凸过程中，T1-T12节段Cobb角与载荷大小呈线性关系；②胸椎、肋骨和椎间盘上的最大应力随着载荷的增加而增加；③在11.52 N·m力矩作用下，胸椎、肋骨和椎间盘的最大应力分别出现在T6椎骨的前侧、第10对肋骨的肋头处和T5-T6节段椎间盘的右后侧；④结果提示，姿势性脊柱后凸会导致胸椎、肋骨和椎间盘上应力增大，其中T6椎骨前侧、第10对肋骨的肋头处与T5-T6节段椎间盘前后侧应力增加最明显，可能会增加胸椎、肋骨和椎间盘的损伤风险，为脊柱后凸矫形器的设计提供生物力学依据。 https://orcid.org/0000-0003-1702-5653 (陈维毅)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 Select 腰椎融合后矢状位力线与临床症状改善的相关性 方 钊, 乔 攀, 徐天同 中国组织工程研究    2024, 28 (24): 3778-3782.   DOI: 10.12307/2024.618 摘要 （116）      PDF （1451KB）（37）    可视化    文题释义： 矢状位平衡：人体正常站立时，身体处于一个相对平衡状态，各个部位力学协调以维持脊柱矢状面位置，维持直立状态时耗能最少。此时，腰背部肌肉和韧带的力量使腰椎维持着合理的前凸，以最省力的模式完成日常生活的各项活动。 骨盆投射角与腰椎前凸角的差值：一个综合了脊柱和骨盆力线的参数，强调腰椎前凸角度与骨盆入射角度的匹配程度，该参数可以更直接地衡量脊柱骨盆的矢状位力线情况。 背景：目前关于腰椎管狭窄融合术后患者腰椎前凸角度及骨盆入射角度的匹配程度与术后临床症状改善相关性的研究报道较少。 目的：研究腰椎管狭窄融合术后患者腰椎前凸角度与骨盆入射角度的匹配程度(PI-LL)，分组比较不同匹配程度间脊柱骨盆矢状参数和临床结果的差异。 方法：回顾性分析2019年12月至2021年12月在天津市人民医院脊柱外科采用腰椎后路椎板减压融合内固定治疗的110例腰椎管狭窄患者的病历资料，男48例，女62例，年龄(57±11)岁，术后随访超过1年，根据术后PI-LL分为2组，A组(PI-LL > 10°)47例， B组(PI-LL≤10°)63例。对比两组患者手术前后临床评分(腰背痛目测类比评分和Oswestry 功能障碍指数)及脊柱骨盆矢状位参数的变化，并分析临床症状改善情况和脊柱骨盆影像学参数之间的相关性。  结果与结论：①两组患者术前骨盆矢状位参数及临床功能的比较无统计学差异(P > 0.05)；②两组手术时间和出血量比较无统计学差异(P > 0.05)；③术后末次随访，与A组比较，B组腰背痛目测类比评分和Oswestry 功能障碍指数明显改善(P=0.000，P=0.005)；腰椎前凸角和骶骨倾斜角也有明显改善(P=0.000，P < 0.05)，骨盆倾斜角恢复的更明显(P=0.000)；④采用 Pearson 相关系数法进行分析，结果显示，腰背痛目测类比评分的改善与骨盆倾斜角 (r=0.209，P=0.008)、腰椎前凸角(r=-0.133，P=0.021)和骶骨倾斜角(r=-0.156，P=0.031)的改善显著相关；骨盆倾斜角与Oswestry 功能障碍指数显著相关(r=0.196，P=0.014)；⑤提示重建腰椎前凸角，并降低骨盆倾斜角，使腰椎前凸角度与骨盆入射角度匹配(即PI-LL≤10°)，可以有效改善患者的临床症状。 https://orcid.org/0000-0001-7375-0273 (方钊)  中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程 跳至 页 第1页 共22页 共425条记录 首页 上一页 下一页 尾页