不同腰椎生理曲度下牵引的三维有限元分析

作     者：李民 周灵 汪桂珍 陈剑 Li Min;Zhou Ling;Wang Guizhen;Chen Jian

作者机构：福建中医药大学附属康复医院福建省福州市350003 福建省康复技术重点实验室福建省福州市350003 福建中医药大学福建省福州市350003 

出 版 物：《中国组织工程研究》 (Chinese Journal of Tissue Engineering Research)

年 卷 期：2020年第24卷第20期

页      面：3162-3167页

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 100207[医学-影像医学与核医学] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 100215[医学-康复医学与理疗学] 10[医学] 

基　　金：中央引导地方科技发展专项(2018L3009) 福建省科技厅高校产学研合作项目(2018Y4006) 项目负责人:李民 福建省康复产业研究院技术创新平台科研项目(2015Y2001-24) 项目负责人:李民 福建省卫生计生科研人才培养项目(2018-CX-48) 项目负责人:李民 福建省教育厅高校青年自然基金重点项目(JZ160444) 项目负责人:李民~~ 

主　　题：腰椎 正常生理曲度 脊柱过伸位 三维有限元模型 腰椎牵引 脊柱手法床 生物力学 

摘      要：背景:近年来利用有限元分析方法研究腰椎生物力学成为热点,研究认为腰椎生理性前凸可减少腰椎间盘压力负荷,而对腰椎起保护效应。目的:研究腰椎在正常生理曲度、屈曲位及最大过伸位下进行腰椎牵引时对L1-L5腰椎各节段的生物力学效应,并评估腰椎牵引的最佳生理曲度。方法:选取1名健康男性志愿者,26岁,身高174 cm,体质量60 kg,既往体健,排除腰椎骨骼异常疾病。以受试者L3为作用点徒手操作南少林倒盖金被法,利用DR机分别获得受试者腰椎起始位和最大过伸位的腰椎侧位片,构建全腰椎有限元模型。计算腰椎不同生理曲度下全腰椎各节段椎体、椎间关节、椎间盘、前纵韧带的应力值及分布情况的变化。研究方案的实施符合福建中医药大学附属康复医院相关伦理要求,受试者对试验过程完全知情同意。结果与结论:①模拟腰椎前屈、后伸,左右侧弯,左右旋转6种工况活动度:L1-L2的前屈与后伸活动度之和为9.31°,左右侧弯9.84°,左右旋转4.43°;L2-L3:前屈与后伸10.22°,左右侧弯12.35°,左右旋转4.57°;L3-L4的前屈与后伸的活动度之和为11.20°,左右侧弯11.63°,左右旋转5.32°;L4-L5前屈与后伸活动度之和13.16°,左右侧弯11.58°,左右旋转5.05°;②在正常生理曲度牵引腰椎时,腰椎各个结构的应力值远大于过伸位牵引的应力值;前纵韧带应力值正常曲度是2.47 MPa,过伸位是21.20 MPa;L3的椎体应力值达到最大,是过伸位牵引应力值的4倍;L2-L3的椎间关节及椎间盘的应力值在腰椎各个节段是最大的;③结果说明,腰椎在过伸位较正常生理曲度牵引下椎体、椎间关节、椎间盘的压力减轻更大,而且前纵韧带的压力值始终在安全范围内。腰椎在过伸位牵引时可能获得更好的临床疗效,同时具备一定的安全性。