国家自然科学基金(81171765)
- 作品数：12 被引量：77H指数：5
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- 下颈椎经关节螺钉与侧块钉棒固定的生物力学比较被引量：5
- 2015年
- 目的 ：比较下颈椎经关节螺钉与侧块钉棒系统固定的生物力学特点。方法 ：采用8具新鲜尸体下颈椎标本（C5~T1）,用牙托石膏粉包埋后,通过脊柱试验机对标本施加最大2.0Nm纯力偶矩,在不同测试状态下,包括完整（A组）、C5/6后方韧带复合体切除（B组）、C5~C7经关节螺钉固定（C组）、C5~C7侧块钉棒系统固定（D组）,测量屈伸、侧弯及旋转方向上的三维运动范围（ROM）。在C6椎体前缘粘贴应变片,测量不同状态下椎体前柱载荷变化。结果：A组C5/6节段屈伸、侧弯和旋转方向上的ROM分别为13.6°±1.2°、6.1°±0.5°、4.2°±1.6°;B组为14.4°±1.2°,6.4°±0.6°,4.8°±0.8°,C组为2.8°±0.7°、0.7°±0.3°、0.4°±0.1°,D组为1.2°±0.3°、0.5°±0.2°、0.8°±0.3°,在屈伸方向上B组的ROM较A组明显增大（P〈0.05）,C组和D组在各方向上均较A组和B组明显减小（P〈0.05）;在屈伸方向上,C组与D组比较有统计学差异（P〈0.05）,在侧弯和旋转方向上,C组和D组无统计学差异（P〉0.05）。A组C6/7节段屈伸、侧弯和旋转方向上的ROM分别为12.3°±1.4°、5.5°±1.2°、2.7°±0.9°;B组为12.0°±1.3°、5.6°±1.0°、2.8°±0.9°,C组为2.9°±0.9°、0.4°±0.2°、0.4°±0.1°,D组为1.2°±0.3°、0.4°±0.1°、0.7°±0.3°,A、B两组在各方向上的ROM无显著性差异（P〉0.05）;在屈伸方向上,C组和D组的ROM有统计学差异（P〈0.05）,在侧弯和旋转方向上,两组无统计学差异（P〉0.05）。C组C6椎体前柱的应变在侧弯方向上较A组明显减小（P〈0.05）,D组在前屈、后伸、侧弯方向上较A组明显减小（P〈0.05）,C、D组在前屈方向上比较有统计学差异（P〈0.05）。结论：下颈椎后方韧带复合体损伤可造成屈伸和侧弯方向上失稳,经关节螺钉固定在轴向旋转和侧弯方向上与侧块钉棒系统固定效果相似,但限制屈伸运动的能力较弱。
- 童杰季伟周若舟黄志平刘社庭朱青安
- 关键词：颈椎经关节螺钉侧块螺钉生物力学后路融合
- geneX骨水泥强化骨质疏松椎体椎弓根钉的生物力学研究被引量：6
- 2012年
- 目的评估骨质疏松情况下geneX骨水泥强化椎弓根钉的固定强度。方法应用微量注射泵对30个新鲜小牛腰椎标本注射稀盐酸建立骨质疏松椎体模型。60个椎弓根分为四组:geneX骨水泥组,硫酸钙骨水泥(CSC)组,聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA)组,对照组。随机选择一侧注射2.5 ml骨水泥,然后置入螺钉;另一侧行正常螺钉固定对照,应用材料试验机进行轴向拔出力测试,记录各组的轴向最大拔出力和能量吸收值并进行比较。结果 geneX组与CSC组两组拔出力及能量吸收值比较,差异无统计学意义(P>0.05),两组均显著低于PMMA组(P<0.05),两组均显著高于对照组(P<0.05)。结论 geneX骨水泥强化椎弓根钉可显著提高椎弓根固定强度,geneX骨水泥可用作椎弓根强化螺钉的填充材料。
- 张树芳江建明郭婷朱青安黄志平
- 关键词：骨质疏松椎弓根钉
- 不同置钉角度下腰骶椎椎弓根螺钉固定加椎间融合的有限元生物力学比较研究被引量：2
- 2014年
- 目的比较不同置钉角度下腰骶椎椎弓根螺钉同定加椎间融合的有限兀生物力学性能，以确定最佳的椎弓根螺钉固定角度。方法通过CT扫描、Mimicsl3．0软件i维重建、Freeform6．0表面处理和Ansys10，0软件前处理等方法建立正常L4～S1，节段有限元模犁，并据此建立去除L5～S。椎间盘后椎弓根螺钉后路固定加椎间融合模型。根据不同置钉角度分为3纰：模型1组：上、下位螺钉水平位内置0。，矢状位与终板平行；模型2组：上、下位螺钉水平位内置15°，矢状位与终板平行；模型3组：上位螺钉水平位内置0°、矢状位上翘15°，下位螺钉水平位内置0°、矢状化位与板平行。在这3组模型上分别加载5N·m的前屈、后仲、左侧弯和左旋转扭矩载荷，计算各组钉棒结构、椎间融合器及L4～S1，的应力分布值。结果在前屈、后伸、左侧弯和左旋转4种状态下，模型2组的钉棒结构、椎问融合器、L4、L5和S1的最大应力值均处于最低水平，前屈时分别为2．96×10^7、5．65×10^5．76×10^6、8．06×10^6、8．51×10^6N／m2，后伸时分别为2．98×10^6、6．08×10^6、6．49×10^6、8．63×10^6、9．17×10^6 N／in：，侧弯时分别为3．06×10^7、9．71×10^6、2．39×10^6、1．14×10^6、8．6l×10^6N／mL，左旋转时分别为2．96×10^7、1．00×10^6、5．76x10^6、8．06×10^6、8．51×10^6N／m2。除左旋转以外，其他3种静载状态下模型l组的钉棒结构和椎问融合器最大应力值均低于模型3组。结论腰骶椎后路椎弓根螺钉闻定加椎问融合时，矢状位与终板平行、水平位内倾一定角度有助于改善整体结构的应力水平，缓解螺钉和椎体结构的应力集中，从而避免断钉、断棒及螺钉松动的发生。
- 何仿陆斌李苏皖林昊周涛张美超
- 关键词：椎间盘骨钉
- 柔性和动态椎弓根螺钉固定系统抗压缩性能的生物力学研究被引量：2
- 2013年
- 目的比较3种柔性和动态固定在8个不同方位上承受轴向压缩载荷时的椎间盘高度，并与完整节段和传统的椎弓根螺钉固定比较，以评价柔性和动态的椎弓根螺钉固定的抗压缩性能。方法采用新鲜成年家猪k腰椎标本8例。切除后部结构后，L3-4分别行3种柔性和动态固定，以及常规的椎弓根螺钉固定。在8个压缩点分别对标本施加400N的前屈压缩、后伸压缩、左／右侧弯压缩、左／右侧前压缩、左／右侧后压缩载荷。通过Optotrak测量脊柱三维运动，计算L3-4椎间盘前缘高度变化。测试状态包括：完整状态，损伤状态下5．5mm钛棒固定、3．0mm钛棒固定、滑动棒固定、球窝连接固定。结果在前屈、侧弯、侧前压缩方向上，完整状态与各固定组间的抗压缩能力未显示出统计学差异（P〉O．05）；在后伸压缩方向上，3．0mm棒固定组的压缩高度与完整状态、5．5mm固定组间显示出统计学差异（P〈0．05），而其余组问的压缩高度无显著性差异；在侧后压缩上，损伤状态下各器械固定组均与完整状态有显著性差异（P〈0．05），同时3．0mm固定组与球窝连接组之间的压缩高度值也存在显著性差异。结论柔性及动态固定后脊柱的抗压缩性能都得到提高。滑动棒固定整体上取得了与传统坚强固定相当的抗压缩性能。球窝连接固定在侧前或前屈压缩时抗压缩性能较差，但在后伸和侧后压缩上较好。细棒固定在后伸及侧后压缩方向上抗压缩性能相对不足。
- 林周胜黄志平陈建庭童杰周若舟朱青安
- 关键词：椎弓根螺钉固定生物力学
- 棒直径对椎弓根螺钉固定稳定性和脊柱承载影响的生物力学研究被引量：6
- 2013年
- 目的:研究棒直径改变对椎弓根螺钉固定系统稳定性和载荷分布的影响。方法:选用7例猪脊柱(L2～5)标本进行生物力学测试,在屈伸、侧弯、旋转方向对标本施加5Nm的纯力偶矩。3mm棒和5.5mm棒固定分别应用于两种损伤状态,即后路结构广泛切除(WPD),WPD加L3/4椎间盘摘除和置入椎间融合器(Cage)。在L3和L4椎体上粘贴应变片评价椎体受力。测试各运动方向上节段运动范围。结果:除旋转方向外,采用3mm棒及5.5mm棒固定均较完整状态显著地减少了固定节段活动范围(P<0.05)。在WPD术后,两种棒固定组间活动范围差异未显示出统计学意义(P>0.05)。Cage置入术后,3mm棒固定组较5.5mm棒固定节段侧弯运动范围有显著增加(P<0.05),但两种固定均显示出抗旋转稳定性不足。在屈曲及侧弯方向上,3mm棒固定较5.5mm棒固定的前柱椎体应变有29%～38%的增加。结论:3mm棒固定在维持脊柱在屈伸和侧弯运动方向上稳定性的同时,能更好地与前柱椎体实现载荷共享,降低固定器械载荷,减少器械破坏和松动。
- 林周胜黄志平陈建庭朱青安
- 关键词：内固定器生物力学
- 脊柱后路经椎弓根螺钉动态固定系统的临床应用及生物力学研究进展被引量：12
- 2013年
- 采用后路刚性椎弓根螺钉固定将使脊柱载荷更多地传递到后柱,导致固定器械的应力集中;同时由于固定节段的活动限制,造成邻近节段过多活动,增加了邻近节段的退变。临床上采用动态内固定来减少这些问题,很多的研究从临床和生物力学角度阐述各种动态固定的应用效果和作用机制。理想的动态内固定应该能够提供固定节段足够的稳定性;通过增加前柱椎体的应力,从而减少固定器械的应力承载;减少邻近节段的退变;控制固定节段的水平剪切应力。本文回顾了后路动态内固定的生物力学特点及临床应用情况,并比较不同动态内固定的生物力学作用机制。
- 林周胜陈建庭朱青安
- 关键词：应力载荷分布生物力学特性
- geneX~骨水泥强化椎弓根螺钉体内的实验研究被引量：3
- 2015年
- 目的通过动物实验,评估新型带负电荷硫酸钙/β-磷酸三钙复合骨水泥(geneX^(?))用于强化体内椎弓根螺钉的生物力学性质变化及可行性。方法选取6只健康山羊腰椎L_(1-5)双侧共30个椎弓根随机分为3组:geneX^(?)组,聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(Polymethylmethacrylate,PMMA)组,空白对照组,每组10个椎弓根。术后3个月处死动物取材行Mirco-CT检查、组织学检查及生物力学实验。结果轴向拔出力实验:geneX^(?)组(803±155)N,PMMA组为(994±122)N,两者差异无统计学意义(P>0.05)。两组均明显高于对照组的(524±118)N,差异具有统计学意义(p<0.05)。组织学观察及Mirco-CT显示geneX^(?)组中螺钉周围骨水泥已经完全降解、吸收,骨小梁排列致密,成熟骨小梁附近可见大量新生骨组织,明显优于对照组及PMMA组。结论geneX^(?)骨水泥可有效强化椎弓根螺钉内固定的强度,其强化作用随时间推移而增强,对防止骨质疏松症患者内固定的拔出发生率有重要意义。
- 张树芳江建明陈荣春朱青安黄志平
- 关键词：椎弓根螺钉生物力学实验
- 材料属性分配梯度对椎体有限元模型力学性能的影响被引量：4
- 2013年
- 目的研究以灰度值为基础的不同材料属性分配梯度对椎体有限元模型力学性能的影响。方法对1位健康成人脊柱(T12～L5节段)进行快速CT薄层扫描,在MIMICS中对每节椎骨进行三维重建,通过Geomagic软件处理后,导入ANSYS中进行网格划分,再返回到MIMICS中按2、4、8、10、50、100、200、400份8种梯度对材料属性进行分配,最后重新导入ANSYS软件按照同一载荷条件进行有限元分析。结果 2、4、400这3个分配梯度与其他分配梯度相比,应力情况存在显著性差异(P<0.05),而8、10、50、100、200梯度之间计算结果偏差不大。结论有限元模型材料属性划分不宜过多或过少,10份左右的划分梯度既可以保证运算结果的精确性,也相对可以提高运算速度,尤其适用于临床个性化快速有限元建模。
- 荀福兴刘雄张美超
- 关键词：有限元分析脊柱三维重建
- 带负电荷硫酸钙/β-磷酸三钙复合骨水泥在椎体成形中的应用被引量：5
- 2014年
- 背景:新型带负电荷硫酸钙/β-磷酸三钙复合骨水泥具有成骨效应,但目前尚无其应用于椎体成形的相关研究。目的:通过动物实验评估新型带负电荷硫酸钙/β-磷酸三钙复合骨水泥在体内的生物力学性质及成骨性能。方法:取30只新西兰大白兔建立骨质疏松模型4周后,在每只兔L3、L5椎体中央制造骨缺损,分别注射新型带负电荷硫酸钙/β-磷酸三钙复合骨水泥(实验组)与聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(对照组),L1椎体为未干预的骨质疏松模型。于术后3,6个月各处死15只,取3组椎体进行Micro-CT分析及生物力学实验。结果与结论:①MicroCT三维重建显示,术后3个月时,实验组骨小梁三维结构参数明显优于对照组(P<0.05),与骨质疏松模型组无显著差别(P>0.05);术后6个月时,实验组骨小梁三维结构参数明显优于对照组和骨质疏松模型组(P均<0.05)。②术后3个月时,实验组椎体强度明显小于对照组(P<0.05),但高于骨质疏松模型组(P<0.05);椎体刚度小于对照组和骨质疏松模型组(P均<0.05)。术后6个月时,实验组椎体强度与对照组接近(P>0.05),但高于骨质疏松模型组(P<0.05);椎体刚度与对照组和骨质疏松模型组无差异(P>0.05)。表明新型带负电荷硫酸钙/β-磷酸三钙复合骨水泥可以迅速有效地提高椎体生物力学强度,具有诱导成骨效应。
- 张树芳陈荣春江建明朱青安
- 关键词：生物材料骨水泥硫酸钙Β-磷酸三钙成骨作用
- 不同长度锁钉固定桡骨远端不稳定骨折的生物力学比较被引量：12
- 2014年
- 目的比较不同长度锁定螺钉固定桡骨远端骨折的术后稳定性及不同时期骨痂和远端螺钉的应力分布情况,为桡骨远端骨折螺钉长度的选择提供生物力学依据。方法分别建立含骨折断面和骨痂的桡骨远端不稳定骨折的三维有限元模型,并用掌侧锁定钢板和不同长度锁钉固定,通过赋予骨痂不同材料属性来模拟骨折术后不同时期。分析术后不同时期骨痂和远端螺钉的应力分布情况,同时根据骨折断面最大轴向位移计算整个固定系统的压缩刚度。结果对于相同轴向载荷,75%长度以上单皮质螺钉固定时压缩刚度与双皮质螺钉固定相比基本无差异;术后早期骨痂处最大应力随着螺钉长度增加逐渐变小;术后中后期远端螺钉最大应力随着螺钉长度增加逐渐变大,远端双皮质螺钉应力最大。结论采用75%长度以上单皮质锁钉固定桡骨远端不仅可以达到早期稳定性,同时也避免伸肌腱并发症的发生。
- 刘雄吴卫东荀福兴张美超
- 关键词：桡骨远端骨折生物力学有限元分析应力
