發(fā)布時間：2020-02-07 17:36

【摘要】：上頸椎、枕頸部（顱脊與寰樞椎連接部分）解剖結(jié)構(gòu)特殊，亦稱枕寰樞復合體（C0-C2），其穩(wěn)定性主要依賴于韌帶和肌肉等組織，因此靈活性較高，具有較大活動度，文獻實驗資料表明頸椎40%的屈伸運動和60%的旋轉(zhuǎn)運動集中在枕頸部，生理功能重要�，F(xiàn)代交通行業(yè)、各項體育運動的發(fā)展，以及長期疲勞工作等外部傷害可能導致椎體骨折、韌帶斷裂、椎間盤斷裂、關(guān)節(jié)脫位等上頸椎損傷。類風濕性關(guān)節(jié)炎、腫瘤、結(jié)核等病變型損傷也會導致上頸椎失穩(wěn)。上頸椎損傷占到整個頸椎損傷的50%左右，成為脊柱外科領(lǐng)域研究的焦點。 本文通過上頸椎CT掃描圖像導入Mimics10.01軟件進行上頸椎三維幾何模型重建，利用ANSYS-ICEM，Hypermesh對幾何模型進行六面體網(wǎng)格劃分，建立了完整的上頸椎有限元模型。將網(wǎng)格數(shù)據(jù)導入有限元軟件ABAQUS6.11進行分析計算，完全約束C3椎體下表面，在枕骨底施加40N向下的載荷模擬頭顱的重量，同時施加漸增到1.5N m的力矩使頸椎產(chǎn)生前屈、后伸、側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)運動。利用有限元方法研究了正常上頸椎有限元模型在各個工況下的活動度和應力分布，與已發(fā)表文獻中體外尸體實驗和有限元結(jié)果對比驗證模型有效性。在經(jīng)過驗證的正常有限元模型基礎上建立Hangman骨折失穩(wěn)模型、前路復位鈦板固定+C2-C3椎間Cage植骨融合內(nèi)固定模型（Anterior locking plate+Cage+Bone Graft, Plate+Cage）、后路C2椎弓根螺釘+C3側(cè)塊螺釘聯(lián)合釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定融合術(shù)（C2pedicle screws+C3lateral mass screws, C2PS+C3LMS），以及枕頸融合內(nèi)固定模型枕骨釘+寰椎側(cè)塊螺釘+樞椎椎弓根螺釘+連接棒（occipital plate+C1lateral massscrews+C2pedicle screws, C1LMS+C2PS）、枕骨釘+樞椎椎弓根螺釘+連接棒（occipital plate+C2pedicle screws, C2PS）。在相同載荷條件下，研究各模型的活動度和應力分布，與文獻的數(shù)據(jù)做對比驗證。 正常上頸椎有限元模型C0-C1節(jié)段在前屈、后伸、旋轉(zhuǎn)、側(cè)屈工況下的活動度分別為11.3°、17.0°、3.8°、5.1°，C1-C2節(jié)段分別為13.9°、13.5°、5.1°、30.1°，C2-C3分別為3.1°、3.5°、4.1°、2.5°，均與文獻數(shù)據(jù)相符合。Hangman骨折2組內(nèi)固定模型均能有效降低C2-C3節(jié)段的活動度，提供良好的穩(wěn)定性。Plate+Cage模型在前屈、后伸、側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)方向上相比失穩(wěn)模型分別減少了92.4%、97.1%、96.5%、90.0%，C2PS+C3LMS內(nèi)固定模型在各方向相比失穩(wěn)模型分別減少了88.6%、90.2%、95.7%、90.3%。Plate+Cage模型在前屈和后伸工況下比C2PS+C3LMS模型具有更好的穩(wěn)定性，而在側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)工況下二者穩(wěn)定性相當。Plate+Cage模型在任何工況下的應力峰值均小于C2PS+C3LMS模型，且前路Plate+Cage內(nèi)固定在結(jié)構(gòu)和應力分布上更加合理，可以實現(xiàn)復位、減壓、固定、融合一步完成，是治療Ⅱ型Hangman骨折的有效方法。枕頸融合2組內(nèi)固定模型均能提供良好的穩(wěn)定性。C1LMS+C2PS模型在前屈、后伸、側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)方向上相比失穩(wěn)模型分別減少了97.0%、98.3%、92.4%、99.6%，C2PS模型在各方向上相比失穩(wěn)模型分別減少了97.4%、97.3%、89.2%、99.0%。C1LMS+C2PS模型比C2PS模型具有更好的即刻穩(wěn)定性，有可能在早期的術(shù)后恢復當中提高融合度。C1LMS+C2PS內(nèi)固定模型的應力分布更加合理，在術(shù)后的長期恢復過程中，植入物可能獲得更長的使用壽命。 本文有限元模型幾何逼真度高，與真實頸椎較為接近，并建立了Hangman骨折和枕頸融合的不同內(nèi)固定模型，應用于生物力學研究，有限元分析定量表達上頸椎運動和應力分布，彌補了體外尸體實驗的不足，以期為臨床提供依據(jù)。
【圖文】：

（a） （b） （c） （d）圖 1-1 Hangman 骨折的 Lvine-Edwards 分型：（a）Ⅰ型，（b）Ⅱ型，（c）Ⅱa 型，（d）Ⅲ型[3Fig. 1-1 Levine-Edwards classification of Hangman fracture: (a) Type Ⅰ, (b) Type Ⅱ, (c) Type Ⅱa, (Type Ⅲ治療 Hangman 骨折的方法主要分為保守治療和手術(shù)治療。傳統(tǒng)治療方法以保守，但存在諸多弊端，如治療周期長，患者需長時間佩戴外固定支架，不方便移動等且容易產(chǎn)生復位不良并伴隨有各種并發(fā)癥。Tuite[35]發(fā)現(xiàn)采取保守治療的患者中有 50上存在殘留頸痛、骨折復位不良。上頸椎軟組織對維持其穩(wěn)定性方面有至關(guān)重要的，軟組織的損傷可導致上頸椎不穩(wěn)，，傳統(tǒng)的影像學難以發(fā)現(xiàn)軟組織的受傷情況，常來由于軟組織損傷導致的上頸椎不穩(wěn)定骨折認定為穩(wěn)定骨折，而采取保守治療，很會造成骨折處的畸形生長，并存在長期的頸痛和不穩(wěn)。隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，尤其是影像學的發(fā)展，脊柱外科水平的提高和上頸椎解剖識的深入，Hangman 骨折的手術(shù)指征有放寬的趨勢，手術(shù)治療可以提高骨折愈合的

可以從不同的視圖找到蒙罩（mask）上的孔洞、毛刺等有瑕疵的部分，進行手動的彌補或擦除（圖2-1c）。（4）三維重建：對基于連續(xù)斷層圖像提取的三維蒙罩提取輪廓線，進行三維重建，然后對重建的模型利用相應的工具進行各種修改與操作，例如切割，合并，分離等。（圖2-1d）。至此上頸椎的數(shù)字化幾何模型建立完畢。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R687.3

【參考文獻】

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本文編號：2577257