DOI: 10.12307/2023.799
强直性脊柱炎腰椎-骶骨椎间盘有限元模型建立及应力分析
康志杰1
曹振华2
许阳阳3
张云凤4
金凤5
苏宝科6
王利东7
仝铃1
刘清华1
方源1
沙丽蓉1
亮亮8
李濛濛8
杜奕霏9
林琳10
王海燕1
李筱贺1
李志军1
1.内蒙古医科大学,基础医学院人体解剖教研室,内蒙古自治区呼和浩特市 0100102.中国人民解放军总医院骨科,北京市 100853;内蒙古医科大学第二附属医院,微创脊柱外科,内蒙古自治区呼和浩特市 0100103.山西省长治市人民医院康复医学科,山西省长治市 0460004.内蒙古医科大学第二附属医院,影像科,内蒙古自治区呼和浩特市 0100105.内蒙古医科大学附属医院影像科,内蒙古自治区呼和浩特市 0100106.内蒙古自治区中医医院,内蒙古自治区呼和浩特市 0100107.内蒙古自治区国际蒙医医院,内蒙古自治区呼和浩特市 0100108.内蒙古医科大学第一临床医学院,内蒙古自治区呼和浩特市 0100109.内蒙古医科大学,精神卫生学院,内蒙古自治区呼和浩特市 01001010.内蒙古医科大学附属人民医院,内蒙古自治区呼和浩特市 010010
摘要：背景:强直性脊柱炎是一种风湿免疫类慢性炎症反应疾病,软组织骨化融合及脊柱强直可致生物力学改变.
目的:利用有限元分析方法重建强直性脊柱炎腰椎后凸患者的腰椎-骶骨椎间盘,研究T11-S1节段各椎体活动度及纤维环、髓核的生物力学特征.
方法:获取1例强直性脊柱炎腰椎后凸患者的影像资料,将连续扫描的脊柱CT原始影像数据以 DICOM 格式导入Mimics 21.0,分别重建T11-S1.随后将建立好的模型以"Stl"格式导入3-Matic软件进行椎间盘的重建,得到具有纤维性的椎间盘模型.将完善的模型继续导入Hypermesh 软件,对椎体、髓核、纤维环、韧带进行网格划分,赋予材料属性后将模型导入ABAQUS软件中,观察T11-S1各椎体在不同工况下的活动度,并分析各节段纤维环及髓核的生物力学特征.
结果与结论:①L1节段在后伸、前屈、旋转(左、右)、侧屈(左、右)工况下的活动度均大于其他椎体,L1椎体前屈时的活动度最大,为2.18°;L5节段后伸工时的活动度最小,为0.12°;②L2-L3节段椎间盘前屈时的纤维环应力大于后伸时(P<0.05),L3-L4、L4-L5节段椎间盘前屈时的纤维环应力小于后伸时(P<0.05),L1-L2节段椎间盘左旋转时的纤维环应力大于右旋转时(P<0.05),L1-L2、L2-L3、L3-L4、L4-L5、L5-S1节段椎间盘左侧屈时的纤维环应力大于右侧屈时(P<0.05);③T11-L12、L1-L2、L2-L3、L3-L4、L4-L5节段前屈时的髓核应力大于后伸时(P<0.05),T12-L1、L3-L4节段椎间盘左旋转时的髓核应力小于右旋转时(P<0.05),T11-T12、L1-L2、L2-L3节段椎间盘左旋转时的髓核应力大于右旋转时(P<0.05),T11-S1节段椎间盘左侧屈时的髓核应力均大于右侧屈时;④结果显示,强直性脊柱炎腰椎后凸患者椎体活动度最小值位于后伸工况下的L5椎体,为预防骨折建议避免后伸体位的运动;强直性脊柱炎腰椎后凸患者发病时,纤维环及髓核最大应力部位在L1-L2节段,部位固定且不会随体位的改变而变化,后期手术治疗、矫正畸形应着重松解该节段纤维环及髓核的压力,避免纤维环破裂、髓核损伤.
关键词：强直性脊柱炎腰椎-骶骨椎间盘纤维环髓核有限元分析
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R496(康复医学)
论文发表日期：2024-02-21
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 840-846 )
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