脊髓型颈椎病患者三维有限元模型的构建与生物力学分析

被引：10

作者：

谭蓓 ^{[1
,2
]}

李娜 ^{[1
]}

冯智超 ^{[1
]}

颜海雄 ^{[1
]}

容鹏飞 ^{[1
]}

王维 ^{[1
]}

机构：

[1] 中南大学湘雅三医院放射科

[2] 南华大学附属第二医院放射科

来源：

中南大学学报(医学版) | 2019年 / 44卷 / 05期

关键词：

脊髓型颈椎病; 有限元模型; X射线计算机体层摄影;

D O I：

暂无

中图分类号：

R681.5 [脊柱及背疾病]; R816.8 [外科、骨科];

学科分类号：

100106 [放射医学]; 100220 [骨科学];

摘要：

目的:构建颈部三维有限元模型（finite element model,FEM）,初步分析脊髓型颈椎病（cervical spondylotic myelopathy,CSM）患者与对照者颈部生物力学的差异,为CSM发病机制的研究提供生物力学依据。方法:以1名CSM患者作为力学模拟实验对象进行三维CT扫描,并构建颈部三维FEM依照患者的年龄、性别、身高、体重等参数选取本团队已有的健康颈部三维FEM作为对照,比较患者和对照者在颈椎正常受力情况下椎体、椎间盘、韧带及脊髓的应力差异,以及后仰伸运动后最大应力的差异。结果:成功构建CSM患者及对照者FEM模型,并进行力学分析,CSM患者颈椎椎体受力差异C5～C6节段最明显,对照者和患者的最大应力部位均在椎体前缘,CSM患者椎体前缘的最大应力小于对照者;CSM患者椎间盘应力分布不均匀,最大应力部位集中在椎间盘底部后缘的两侧;CSM患者各韧带的应力分布不均匀,其中后纵韧带应力最大。CSM患者颈椎在后仰伸运动时范围受限。结论:CSM患者相对于对照者可能存在颈部椎体、椎间盘及韧带受力平衡的改变和颈椎运动范围的受限,这可能与CSM力学发病机制相关。

引用

页码：507 / 514

页数：8

共 15 条

[1]

利用头颈有限元模型研究散打运动中颈椎韧带损伤的风险 [J].

柳茵 ;

李娜 ;

熊玮 ;

魏巍 ;

叶斌 ;

王维 .

医用生物力学, 2017, 32 (01) :38-45

[2]

动态稳定器植入术后颈椎生物力学的有限元分析.[J].王晨曦;赵改平;柏磊磊;陈楠心;宋燕美;陈二云;赵庆华;.生物医学工程学杂志.2016, 04

[3]

Femoral malrotation from diaphyseal fractures results in changes in patellofemoral alignment and higher patellofemoral stress from a finite element model study [J].

Dagneaux, Louis ;

Allal, Raphael ;

Pithioux, Martine ;

Chabrand, Patrick ;

Ollivier, Matthieu ;

Argenson, Jean-Noel .

KNEE, 2018, 25 (05) :807-813

[4]

Preservation of femoral and tibial coronal alignment to improve biomechanical effects of medial unicompartment knee arthroplasty: Computational study [J].

Kang, Kyoung-Tak ;

Son, Juhyun ;

Kwon, Sae Kwang ;

Kwon, Oh-Ryong ;

Koh, Yong-Gon .

BIO-MEDICAL MATERIALS AND ENGINEERING, 2018, 29 (05) :651-664

[5]

Influence of variations in stiffness of cervical ligaments on C5-C6 segment.[J].Kuan Wang;Zhen Deng;Huihao Wang;Zhengyan Li;Hongsheng Zhan;Wenxin Niu.Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials.2017,

[6]

A Biomechanical Analysis of an Artificial Disc With a Shock-absorbing Core Property by Using Whole-cervical Spine Finite Element Analysis [J].

Lee, June Ho ;

Park, Won Man ;

Kim, Yoon Hyuk ;

Jahng, Tae-Ahn .

SPINE, 2016, 41 (15) :E893-E901

[7]

Stress analysis of the cervical spinal cord: Impact of the morphology of spinal cord segments on stress [J].

Nishida, Norihiro ;

Kanchiku, Tsukasa ;

Imajo, Yasuaki ;

Suzuki, Hidenori ;

Yoshida, Yuichiro ;

Kato, Yoshihiko ;

Nakashima, Daisuke ;

Taguchi, Toshihiko .

JOURNAL OF SPINAL CORD MEDICINE, 2016, 39 (03) :327-334

[8]

Comparative studies of cervical spine anterior stabilization systems - Finite element analysis.[J].A. Mackiewicz;M. Banach;A. Denisiewicz;R. Bedzinski.Clinical Biomechanics.2016,

[9]

Cervical ossification of the posterior longitudinal ligament: Biomechanical analysis of the influence of static and dynamic factors [J].