枕寰樞復(fù)合體有限元分析.pdf

1、外傷、先天畸形、手術(shù)操作、腫瘤、退行性變、炎性關(guān)節(jié)病常累及枕寰樞復(fù)合體．然而，對于上述病理狀態(tài)的生物力學改變及變化過程尚不清楚。盡管大量的體內(nèi)、體外試驗用于評估運動學，融合固定方法、脊柱標本和固定裝置穩(wěn)定性，但這些研究手段很難對一些力學參數(shù)尤其是結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變，先天畸形和進展性疾病的發(fā)病過程進行研究。無論是運動學、動力學、還是結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變都可以通過有限元法進行研究。作為一種數(shù)學模型，有限元模型可模擬外傷、退行性變、腫瘤、手術(shù)(設(shè)

2、計新的固定裝置)，也可以研究關(guān)節(jié)面角度改變對生物力學的影響。作者通過有限元法模擬和分析先天畸形，減壓手術(shù)，寰椎椎管環(huán)形結(jié)構(gòu)完整對維持枕樞間距的意義，以及新的手術(shù)方式-寰樞關(guān)節(jié)撐開牽引復(fù)位及內(nèi)固定術(shù)。 目的：建立具有精細解剖結(jié)構(gòu)并通過驗證的枕寰樞復(fù)合體有限元模型，對正常情況下生物力學特性如運動學、韌帶應(yīng)變、關(guān)節(jié)應(yīng)力等進行預(yù)測。預(yù)測齒突游離小骨、齒突缺如畸形時的生物力學改變。預(yù)測前后路減壓手術(shù)操作后的生物力學改變。預(yù)測寰椎椎管環(huán)形結(jié)

3、構(gòu)完整對維持枕樞間距的意義。評估新的手術(shù)方式-寰樞關(guān)節(jié)撐開牽引復(fù)位及內(nèi)固定術(shù)。 方法：根據(jù)層厚0.625mmCT掃描原始數(shù)據(jù)建立包括骨骼、韌帶、關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的非線性、三維枕寰樞有限元模型，通過和尸體試驗運動學數(shù)據(jù)對比對模型進行驗證。建立齒突游離骨、齒突缺如畸形，在屈曲載荷下，和正常模型對比分析運動學，關(guān)節(jié)應(yīng)力和韌帶應(yīng)變。建立前路減壓(經(jīng)口齒突切除術(shù))和后路減壓模型，同樣在屈曲載荷下和正常模型對比分析上述參數(shù)改變。對建立的各種減壓手術(shù)

4、模型進行垂直方向加載，比較兩側(cè)寰椎側(cè)塊分離移位(側(cè)方位移)和枕樞間垂直距離縮短情況．對一種新的手術(shù)方式寰樞關(guān)節(jié)撐開牽引復(fù)位及內(nèi)固定術(shù)的垂直復(fù)位和水平復(fù)位進行評估，比較兩種載荷類型：關(guān)節(jié)前方間隙增大超過后方(AI＞PI)和后方間隙增大超過前方(AI＜PI)。 結(jié)果：本模型和尸體試驗結(jié)果在絕大多數(shù)載荷方式下基本一致。屈曲載荷下，和正常模型比，齒突游離骨和齒突缺如模型寰樞間運動角度、關(guān)節(jié)應(yīng)力、韌帶應(yīng)變和前后移位均增加明顯，上述參數(shù)在寰

5、枕間輕度減少。前路減壓模型的寰枕、寰樞間運動角度、關(guān)節(jié)應(yīng)力、韌帶應(yīng)變和前后移位都增大，但后者變化更明顯；后路減壓模型的寰枕、寰樞間運動角度、關(guān)節(jié)應(yīng)力、韌帶應(yīng)變和前后移位亦都增大，但前者變化更明顯。垂直加載60N時，正常模型和前、后路減壓同時切除橫韌帶模型(AD&PD&TL)側(cè)塊水平移位距離分別是0.04mm和0.79mm，枕樞間減少的垂直距離分別是0.46mm和0.91mm。垂直加載0.9mm位移載荷時，與正常模型比，橫韌帶以及前弓部分

6、切除的前路減壓(Part_C1_AD&TL)側(cè)塊移位最小，然后是后路減壓(PD，PD&TL)，最大的是前后弓均完全切斷的模型(AD&PD，AD&PD&TL)。前弓部分切除，后弓完全切除同時切除橫韌帶的前后路減壓模型(Part_C1_AD&PD&TL)側(cè)塊移位明顯小于前后弓完全切斷同時切除橫韌帶的模型(AD&PD&TL)。寰樞側(cè)方關(guān)節(jié)間隙增加可以獲得垂直方向的復(fù)位，當關(guān)節(jié)間隙前方增加大于后方時還可獲得前后方水平復(fù)位。 結(jié)論：具有精

7、細解剖結(jié)構(gòu)的該枕寰樞有限元模型可以較為真實的模擬此區(qū)各種復(fù)雜運動。齒突畸形如齒突游離骨和齒突缺如患者潛在有繼發(fā)寰樞脫位和神經(jīng)組織受壓的危險。前后路減壓手術(shù)均破壞了枕寰樞復(fù)合體穩(wěn)定性，且前路的穩(wěn)定性更差，當寰樞正中關(guān)節(jié)已經(jīng)受損時行單純的后路減壓而不行固定術(shù)是危險的。為避免發(fā)生與顱底陷入加重有關(guān)的情況，建議經(jīng)口齒突切除術(shù)時盡可能保留寰椎前弓的完整性如僅切除寰椎前弓下緣。對于寰椎完整性已經(jīng)破壞但局部缺乏牢固的融合固定患者，建議避免頭部負重和直