DOI: 10.12307/2025.198
有限元仿真分析不同矫形方式治疗青少年特发性脊柱侧凸的生物力学特征
岳波1
曹振华2
张云凤3
许阳阳4
金凤5
苏宝科6
王利东7
王星8
仝玲8
刘清华8
方源8
沙丽蓉8
王海燕8
李筱贺8
李志军8
1.内蒙古医科大学基础医学院人体解剖教研室(内蒙古自治区数字转化医学工程技术研究中心),内蒙古自治区呼和浩特市 010000;巴彦淖尔市医院,内蒙古自治区巴彦淖尔市 0150002.中国人民解放军总医院博士后工作站,北京市 100000;锦州医科大学第三附属医院骨科,辽宁省锦州市 1210003.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 0100004.北京航空航天大学生物与医学工程学院,北京市 1000835.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 0100006.内蒙古自治区中医医院,内蒙古自治区呼和浩特市 0100007.内蒙古自治区国际蒙医医院影像科,内蒙古自治区呼和浩特市 0100008.内蒙古医科大学基础医学院人体解剖教研室(内蒙古自治区数字转化医学工程技术研究中心),内蒙古自治区呼和浩特市 010000
摘要：背景:青少年特发性脊柱侧凸不对称的生物力学环境会导致椎体进一步楔形变,严重时或可影响心肺功能,压迫神经.不同侧凸程度的青少年特发性脊柱侧凸应进行运动、支具或手术治疗,然而,因患者的个体差异性,选择不同矫形方式的力学机制仍不明确.
目的:基于青少年特发性脊柱侧凸患者的脊柱模型,探究不同矫形方式治疗的生物力学机制,为临床治疗方式的选择提供依据.
方法:基于1例青少年特发性脊柱侧凸患儿脊柱CT图像,于Mimics软件中三维重建出脊柱侧凸模型(C7-L5),在T8/T9胸廓处施加横向侧推力,在C7椎体上方施加纵向撑开力,力的大小为20,40,60,80,100,120 N,分析两种矫形方式下椎间盘凹凸侧应力、椎体凹凸侧位移和脊柱Cobb角变化.
结果与结论:①横向侧推力下,C7T1-T7T8椎间盘应力无明显变化,T7T8-L4L5节段凹凸侧应力随着侧推力的增加先减小后增大,侧推力对T8T9附近节段的矫正效果明显,随着节段延伸至头端和尾端,矫正效果减弱;侧推120 N时,胸部Cobb角由53.2°变为32.5°,腰部Cobb角由50.2°变为43.9°;②纵向撑开力下,胸椎椎间盘应力先减小后增大,腰椎椎间盘应力均减小,C7位移最明显,节段延伸至尾端,矫正效果逐渐减弱;撑开力120 N时,胸部Cobb角由53.2°变为39.4°,腰部Cobb角由50.2°变为47.6°;③提示两种矫形方式均对脊柱侧凸程度有一定改善,胸部矫正大于腰部矫正,同时凹凸侧不对称的应力分布也得到改善,这有助于骨逐渐恢复正常生长;脊柱侧凸Cobb角较大时,适合采用纵向撑开方式,脊柱侧凸Cobb角较小时,适合采用横向侧推方式;研究结果有助于理解脊柱矫形机制并为矫形方式的选择提供理论依据.
关键词：青少年特发性脊柱侧凸横向侧推力纵向撑开力不对称应力分布骨的机械调节原理矫形生物力学
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R68(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)
论文发表日期：2025-05-21
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：9( 3129-3137 )
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