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
2021-04-08权祯张晓刚秦大平宋敏张华张宏伟赵希云王志鹏马涛陈钵
中国医学物理学杂志 2021年3期
权祯,张晓刚,,秦大平,,宋敏,,张华,张宏伟,赵希云,王志鹏,马涛,陈钵
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脊柱外科,甘肃兰州730020
前言
骨质疏松性胸腰椎压缩骨折(Osteoporotic Thoracolumbar Compression Fracture,OVCF)是在骨质疏松的前提下,暴力释放后胸腰椎局部应力集中,导致椎体发生骨质疏松性骨折,轻者椎体塌陷,高度丢失,脊柱后凸畸形,重者椎体爆裂骨折,压迫脊髓神经,甚至截瘫[1]。胸腰段在整个脊柱解剖结构中特殊,处于活动度较小的胸椎和活动范围较大的腰椎的应力移行区域,不同模载下的生物力学环境复杂,在脊柱损伤中发生率高。胸腰椎骨折发生生物力学机制核心为“力学失衡”,应用有限元生物力学途径研究压缩骨折发生的力学机制及特点,完善骨质疏松性椎体压缩骨折的防治策略至关重要,有限元分析作为生物力学研究的一种新兴方法,在脊柱骨折生物力学研究中逐渐被重视,本文就围绕OVCF经过经皮椎体后凸成形术(PKP)治疗后三维有限元模型的建立展开,为OVCF内置物椎体强化治疗的生物力学研究提供模型支撑。
有限元分析在20 世纪70年代初逐渐被应用于骨科生物力学研究[2]。1974年,Belytschko 等[3]首次应用有限元方法进行脊柱生物力学分析,使得有限元分析在脊柱生物力学研究中得到应用与拓展[4]。有限元分析是一种离散化的数理求解方法,建立高仿真的生物力学模型,对模型有限单元、自由度、节点添加设定限制,应用计算机软件辅助模拟人体真实受力模式[5]。……
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