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
2021-03-27陈钵张晓刚秦大平宋敏张宏伟赵希云王志鹏马涛权祯
陈钵 张晓刚 秦大平,* 宋敏 张宏伟 赵希云 王志鹏 马涛 权祯
1.甘肃中医药大学中医临床学院,甘肃 兰州 730000 2.甘肃中医药大学附属医院,甘肃 兰州 730000
骨质疏松性椎体压缩性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCF)是最为普遍且严重的骨质疏松并发症,常发生在胸腰椎移行区域,当椎体受到超过自身结构强度的负荷应力时发生。由于耗费高、危险大、病死率高,受到全世界的关注[1]。针对OVCF的治疗,经皮椎体成形术、经皮椎体后凸成形术和中医保守治疗中功能锻炼、功能复位以及卧床休息等方法是目前的主要治疗方法[2],其效果不言而喻。分析椎体在不同情况下的受力情况,对于探讨该病损伤机制以及参考给出预防措施有着重大的价值,有限元分析法(finite element analysis,FEA)是一种非破坏性的工具,它在预测机械性能方面有很大的潜力,能通过计算机模拟并反映OVCF伤椎的受力情况[3],在脊柱生物力学研究方面有着独特的优势,很多传统力学和数学工具无法解决的骨科力学问题,通过FEA能够得到全面的信息[4]。本文不详细阐述FEA的具体步骤,而是针对FEA进行OVCF临床研究方法的新研究进展、近年来临床研究中的成果及新的参考指导作用进行综述,并探讨FEA存在的一些问题以及在未来发展中的方向。
1 FEA的简介及基本原理
自1974年Belytschko等[5]首次将FEA应用于骨科领域已有40多年,现仍广泛用于脊柱生物力学中研究骨骼结构应力分析[6]。1978年,Lin等[7]建立首个腰椎椎间盘有限元模型后,该类模型的建立也越来越完整精确[8-10]。Zander等[11]在2001年进一步挑战有限元模型的完整性,其证实椎间盘应力的分布在加入肌肉有限元模型的应力后较前差异显著。……
