颈椎“筋出槽骨错缝”对椎动脉血流动力学作用的流固耦合分析

目的:创建上颈段"筋出槽骨错缝"有限元模型,了解"筋出槽骨错缝"状态下,颈椎活动与椎动脉血流流体之间的生物力学关系。方法:基于正常人全颈椎(C0-T1)及双侧椎动脉三维有限元模型,模拟C2齿状突周围韧带损伤引起的上颈段节段运动性失稳,建立上颈段"筋出槽骨错缝"模型。分别模拟生理载荷下颈椎活动(前屈、后伸、左右侧弯和左右旋转),观察颈椎活动对椎动脉血管壁应力的作用,然后通过对血管壁与流体的流固耦合计算,获取血流动力学参数。结果:生理活动过程中,上颈段"筋出槽骨错缝"模型的表面应力集中现象、椎动脉血流速-时间变化曲线的趋势与正常模型相似。然而,病理模型在椎体及血管表面应力集中数值明显增加;正常与病理模型的出现最低血流速的C2的椎间相对活动度(ROM)明显增加、与颈椎整体ROM呈现非线性变化;双侧椎动脉内血流速-时间变化曲线波动频率高于正常模型,且波动幅度加大。结论:本实验创建病理模型符合上颈段"筋出槽骨错缝"的结构形态、运动学特点,能合理解释相关临床现象,为临床治疗提供参考。