先天性脊柱側(cè)凸冠狀面腰骶段柔韌性三維有限元分析和相關(guān)臨床研究.pdf

1、目的：建立正常人脊柱冠狀面腰骶段和先天性脊柱側(cè)凸患者冠狀面腰骶段不同柔韌性的三維有限元模型，比較分析三種模型在不同載荷下的形變、位移、應(yīng)力和剛度等力學(xué)數(shù)值變化，并對(duì)先天性脊柱側(cè)凸后路矯形固定術(shù)前冠狀面腰骶段椎間角的變化與術(shù)后軀干偏移(Trunk Shift，TS)進(jìn)行回顧性臨床相關(guān)性研究，通過(guò)臨床研究結(jié)果驗(yàn)證有限元模型的有效性，從生物力學(xué)和臨床實(shí)踐雙方面評(píng)估先天性脊柱側(cè)凸患者術(shù)前冠狀面腰骶段椎間角變化對(duì)制定手術(shù)方案的應(yīng)用價(jià)值和可行性。<

2、br>　　方法：首先分別以一名正常人和術(shù)前冠狀面腰骶段柔韌性不同（隨訪中是否發(fā)生不可代償?shù)能|干偏移）的兩名先天性脊柱側(cè)凸患者為建模樣本，通過(guò)螺旋CT掃描獲得腰骶段DICOM格式的圖像數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入到三維重建軟件MIMICS中，根據(jù)選取CT圖像中各組織的灰度值不同，通過(guò)閾值來(lái)提取相應(yīng)的組織，生成3D模型，并將通過(guò)GEOMAGIC進(jìn)行簡(jiǎn)化處理后的腰骶段三維模型導(dǎo)入到有限元軟件ABAQUS中進(jìn)行不同載荷狀態(tài)下的力學(xué)指標(biāo)分析;而后回顧性分析我院

3、2010年1月至2014年6月以來(lái)行后路矯形內(nèi)固定手術(shù)治療的921例先天性脊柱側(cè)凸患者，選擇未行截骨和半椎體切除手術(shù)而術(shù)后冠狀面軀干偏移（骶骨中點(diǎn)至經(jīng)C7鉛垂線的垂直距離）大于等于20mm的患者，通過(guò)對(duì)術(shù)前站立位全脊柱正位X線片、仰臥位左右Bending相X線片、術(shù)后及隨訪時(shí)站立位全脊柱正位X線片進(jìn)行測(cè)量，記錄冠狀面軀干偏移，腰骶段（L4-5和L5-S1）術(shù)前左右Bending相椎間角變化，術(shù)后及隨訪時(shí)腰骶段椎間角變化，以及脊柱側(cè)凸Co

4、bb角變化等數(shù)值，將所有完成隨訪的患者按照術(shù)前腰骶段椎間角變化不同分為A-1組和A-2組，再按照末次隨訪時(shí)軀干偏移情況分成B-1組和B-2組。對(duì)兩種不同分組患者的各項(xiàng)觀察指標(biāo)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析;最后從有限元模型不同力學(xué)特點(diǎn)和回顧性臨床研究結(jié)果評(píng)估先天性脊柱側(cè)凸患者術(shù)前冠狀面腰骶段椎間角變化對(duì)制定手術(shù)方案的應(yīng)用價(jià)值和可行性。
　　結(jié)果：不可代償性模型（隨訪中發(fā)生不可代償?shù)能|干偏移）和可代償性模型（隨訪中發(fā)生可代償?shù)能|干偏移）在受不同

5、側(cè)向力的情況下，兩種模型的應(yīng)力分布幾乎沒(méi)有變化，但是兩種模型的位移變化情況相差較大，可代償性模型在同樣載荷作用下會(huì)產(chǎn)生更大的位移變化。可代償性模型的剛度明顯小于不可代償性模型的剛度，也就是說(shuō)可代償模型在受到同等力的作用下更容易變形。在回顧性臨床研究中，對(duì)所有患者末次隨訪軀干偏移和術(shù)前L4-L5及L5-S1仰臥位Bending相椎間角變化的絕對(duì)值和進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在明顯負(fù)相關(guān)（P=0.001，r=0.-0.51）。再進(jìn)一步計(jì)算

6、所有患者L4-L5及L5-S1仰臥位Bending相椎間角變化絕對(duì)值之和的均值為10.3±6.1°，以L4-S1Bending相椎間角變化絕對(duì)值之和按照10°為界將患者分為A-1組(≥10°)和A-2組(＜10°)，兩組患者的末次隨訪軀干偏移行T檢驗(yàn)存在明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.001)。再將所有患者按照末次隨訪軀干偏移分為B-1組(TS＜20mm)和B-2組(TS≥20mm)，所有患者在術(shù)前和術(shù)后軀干偏移比較時(shí)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而經(jīng)過(guò)平均1

7、2個(gè)月隨訪后，兩組患者的軀干偏移出現(xiàn)了顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而且兩組椎間角在L4-L5和L5-S1節(jié)段Bending相變化的比較中均存在明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P值均＜0.01）。在先天性脊柱側(cè)凸胸彎和腰彎Cobb角度的變化中，A、B兩組所有患者術(shù)后胸彎和腰彎Cobb度數(shù)均較術(shù)前了發(fā)生統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化。其中A-2和B-1組患者的胸彎角度在隨訪中還發(fā)生了具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化，而A-1和B-2組患者在隨訪時(shí)胸彎的變化不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩組患者腰彎的變