骨质疏松症患者脊柱胸腰段椎体力学稳定性变化与椎体压缩性骨折风险预测的有限元分析

目的:通过有限元分析骨质疏松症（OP）患者的脊柱胸腰段椎体在不同运动状态下椎体力学稳定性变化,与人体正常模型进行对比分析,针对椎体是否存在压缩性骨折的风险进行预测,为干预性策略标准化建立和完善提供理论和生物力学依据。方法:选择没有脊柱胸腰段椎体伤病史的健康志愿者男女各1人;选择2例住院老年OP女性患者胸腰椎CT及MRI扫描资料。建立T11~L2骨质疏松性椎体的三维有限元模型并验证有效性。在正常生理载荷分析不同运动状态下的生物力学变化,对两组模型之间椎体、关节突关节、终板、纤维环、松质骨、椎间盘、髓核的Von Mises应力及椎体最大位移进行比对分析,同时对应力云图进行比对,分析其生理与病理关节应力变化。结果:正常人体与OP患者脊柱椎体的材料属性、弹性模量、刚度、强度以及所处的力学生物学环境变化进行分析结果表明,OP患者在脊柱前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转、轴向7种不同运动状态下与正常人体脊柱胸腰段相比较,椎体、关节突关节、椎间盘、终板、纤维环、髓核的Von Mises应力有明显降低趋势,椎体最大位移呈现增大趋势。此外本研究对OP模型的建立并非采用文献中降低正常皮质骨、松质骨、终板弹性模量的模型,而是采用临床中根据CT数据、临床症状、骨密度等明确诊断的OP患者数据,与目前文献所提供的模型数据对比,更符合临床OP患者真实的脊柱胸腰段椎体与附属结构的生物力学特性和属性变化。与正常人体模型相比较,从筋骨系统进行分析,骨与肌肉、韧带所代表的动静力变化都有明显降低,这也印证了临床真实数据的变化。结论:OP患者脊柱胸腰段椎体应力分布不均匀、应力的集中趋势导致脊柱胸腰段椎体、椎间盘、髓核、纤维环、关节突及周围附属结构应力异常变化,即骨弹性模量的异常改变、周围附属结构的束缚力下降,引起筋骨系统平衡失常和长期稳定性下降,进而增加脊柱胸腰段椎体骨折的退变过程和风险,通过有限元分析针对椎体压缩性骨折风险建立标准化预防策略,提供理论和生物力学依据。     

基于“肝主筋、肾主骨”理论探讨OPG/RANKL/RANK信号轴与绝经后骨质疏松症症的筋骨相关性

中医基础理论素有“肝主筋，肾主骨”之说，肝藏血主筋，筋束骨利关节，肾为先天之本，主骨而生髓，肝肾精血同源、筋骨相关，互资互生，二者共同介导机体器官、脏腑的发育、生长与衰退过程，尤其与骨细胞生长代谢机制关系密切。随着中医药分子生物学研究的深入，发现骨保护蛋白（OPG）/核因子-kB受体活化因子（RANK）/核因子-kB受体活化因子配体（RANKL）信号轴在骨代谢中发挥关键作用。本文基于“肝主筋，肾主骨”理论，从绝经后骨质疏松症症的病因病机出发，从“肝肾论治，筋骨并重”角度将OPG/RANKL/RANK信号转导系统与骨代谢内环境稳态相结合，为中医药柔肝补肾、调筋养骨机制提供分子生物学、筋骨力学依据支撑，以期进一步指导临床论治。     

基于CT影像的骨质疏松性胸腰椎压缩骨折PKP术后三维有限元力学模型的建立与验证

目的:建立胸腰椎（T11-L2节段）的三维有限元模型,并验证其生物力学分析有效性。方法:筛选1名T12椎体骨质疏松性压缩骨折的志愿者为建模对象,利用64排螺旋CT进行连续性扫描,扫描区域为脊柱胸腰段T11-L2节段。将CT数据读盘为DICOM格式,导入Mimics 19.0软件进行原始模型的提取与转化;Geomagic Warp 2017软件进行特征去除、光顺、曲面实体拟合;Solidworks 2017软件进行零件结构的组装与附属结构生成;Ansys Workbench 17.0软件添加材料属性、边界条件、坐标及载荷设定及生物力学分析。结果:成功建立了T12椎体压缩骨折T11-L2节段的经皮椎体后凸成形术（PKP）术后三维有限元模型,并测得其前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转时的角位移分别为8.3°、3.8°、7.8°、7.6°、3.7°、4.0°,与以往力学实验验证结果位移趋势一致。结论:基于有限元建模软件能成功建立骨质疏松性椎体压缩骨折PKP术后有限元数字模型,有效性验证合格,所建模型可靠,具备生物力学测试性能。     

骨质疏松性椎体压缩骨折中生物力学变化的有限元研究进展

近年骨质疏松症的发病率逐年上升,骨质疏松性椎体压缩骨折作为其中最普遍且严重的并发症,伴骨质疏松症发病率的升高亦逐年增加,针对骨质疏松性椎体压缩骨折损伤机制和治疗的研究亦不断深入。有限元分析法通过计算机模拟人体各工况情况来分析和阐明骨质疏松性椎体压缩性骨折的损伤机制,并且可以清晰反映椎体的各个部位的受力状况。本文综述了近些年有限元分析法用于分析骨质疏松性椎体压缩骨折中生物力学研究取得的新进展,再结合新进展探讨有限元分析法出现的一些不足和未来的发展方向,以期更好为预防骨质疏松症患者发生脊柱骨折,避免在日常生活中超出脊柱稳定安全的活动范围提供指导价值。     

骨质疏松性椎体压缩骨折强化术后骨组织-骨水泥界面生物力学应力再平衡机制的有限元研究

【摘要】 目的：明确脊柱骨质疏松性椎体压缩骨折（osteoporotic vertebral compression fracture，OVCF）骨水泥强化治疗后骨组织-骨水泥界面的生物力学应力再平衡机制及脊柱动态稳定重建效应。方法：选择甘肃中医药大学附属医院脊柱外科收治的OVCF患者（伤椎为T12和L1）为研究对象，提取薄层高精度的胸腰段CT影像数据，通过Mimics、Geomagic、Solidworks、Ansys Workbench有限元生物力学建模平台，建立三维数字化仿真生物力学模型，对伤椎运动节段在轴向、前屈、后伸、侧弯及旋转等不同运动工况下骨组织-骨水泥界面的等效应力进行量化研究。结果：脊柱OVCF骨水泥强化术后骨组织-骨水泥界面的等效应力极值和分布区间较术前明显优化，在轴向、前屈、后伸、侧弯及旋转等运动工况下，T12伤椎骨水泥强化治疗术后的最大主应力相比于术前显著下降，在相同的运动工况下分别为33.002MPa、35.639MPa、35.98MPa、60.458MPa、65.396MPa、60.177MPa、42.249MPa，尤其是前屈运动工况下，脊柱T12伤椎的最大主应力从术前的77.995MPa下降至术后的35.639MPa；在同样的运动工况下，L1伤椎强化治疗术后的最大主应力分别为24.911MPa、34.705MPa、26.514MPa、60.144MPa、32.797MPa、30.259MPa、32.894MPa，其中在轴向、前屈运动工况下，L1伤椎骨界面的最大主应力由术前的74.798MPa、99.232MPa下降至术后的24.911MPa、34.705MPa，脊柱T12、L1伤椎骨水泥界面的最大主应力分布弥散较为均匀，T12伤椎松质骨界面主应力极值主要分布在1.004MPa～3.0758MPa区间，L1伤椎松质骨界面主应力极值分布区间为1.8075MPa～2.3355MPa，应力分布云图显示，伤椎强化术后骨界面的应力分布向中后柱转移，应力集中得到纠正，骨组织-骨水泥界面的应力分布趋向于均衡稳定化。结论：胸腰段伤椎骨水泥强化术后重建了脊柱的动态生物力学稳定性，骨组织-骨水泥界面的生物力学应力应变刺激相比于术前显著下降，应力呈现出均匀弥散分布特征，重建了骨组织-骨水泥界面的应力再平衡。     

有限元分析在治疗骨质疏松性椎体压缩骨折生物力学研究中的应用

对于骨质疏松性椎体压缩骨折(OVCF)的治疗,椎体成形术已成为临床上治疗该病的常用方法,早期使用椎体成形术对椎体进行有效撑开,防止了椎体的进一步塌陷和脊柱力学失稳,减少了卧床并发症,提高了患者的生活质量,具有较好的临床疗效。同时,进一步明确椎体压缩骨折发生的生物力学特点和机制对该病的防治具有重要临床价值,随着计算机软件开发和应用的飞速发展,有限元分析(FEA)在骨科生物力学研究中的应用已经非常成熟。FEA因其具有数字化建模、仿真度较高及运算精准等优势,在椎体成形术治疗OVCF的生物力学研究中应用日趋成熟,并且取得了一定的研究成果。文章通过综述近年来FEA在OVCF生物力学研究中的应用情况,重点分析了椎体成形术治疗OVCF术前、术后以及椎体本身及相邻椎体的生物力学特性变化规律的FEA成果,从力学机制角度对该病的防治策略提供思路,以进一步指导临床实践。     

基于中医“治未病”理念探讨其对骨质疏松症可控性危险因素的防治策略

骨质疏松症是一种隐匿性、渐进性的骨代谢性疾病,诸多危险因素诱发骨质疏松的发生发展,除年龄、体质、基因等不可控危险因素外,其余骨质疏松的诱导因素具备可控性,寻求某些预防策略对骨质疏松的可控性危险因素进行提前预警和防治尤为重要。中医"治未病"理念出自于《金匮要略》,其核心思想是"未病先防""已病防变""瘥后防复",若将"治未病"理论与骨质疏松可控性危险因素防治相结合,对预防骨质疏松级联的发生意义重大。基于此,本文以中医"治未病"理念为基点,将骨质疏松的可控性危险因素与"治未病"分期分治特色相衔接,多轴多点整体调节骨代谢微生态平衡,降低骨质疏松人群的可控性危险因素级别,提高患者的生活质量,完善骨质疏松防治策略。     

老年肱骨近端骨折内侧柱重建的研究进展

肱骨近端内侧柱是肱骨头内下方的一段连续骨皮质区域,该区域自被提出以来,越来越受到临床和科研的重视.研究发现它有增加内固定的稳定性,维持肱骨头高度,防止内翻,以及降低螺钉穿出的风险等作用,生物力学研究也表明,内侧柱在增加锁定钢板的刚度、抗扭转力、抗剪切力等方面有突出的表现.虽然有诸多好处,但它的概念、具体区域尚未有统一的...