退變性腰椎側(cè)凸發(fā)病機(jī)制中腰椎小關(guān)節(jié)生物力學(xué)的作用研究.pdf

1、目的:通過影像學(xué)資料研究退變性腰椎側(cè)凸中關(guān)節(jié)突角度、關(guān)節(jié)突不對(duì)稱、脊柱-骨盆序列與椎體旋轉(zhuǎn)之間的關(guān)系。然后，基于正常并且得到驗(yàn)證的腰椎三維有限元模型建立個(gè)體化的退變性腰椎側(cè)凸有限元模型，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)分析并探討腰椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)在退變性腰椎側(cè)凸發(fā)病過程中相關(guān)的生物力學(xué)機(jī)制研究。通過研究退變性腰椎側(cè)凸有限元模型中腰椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的生物力學(xué)特性，為探討退變性腰椎側(cè)凸形成的相關(guān)生物力學(xué)機(jī)制及其演變過程提供思路，從而指導(dǎo)臨床工作。
　　方法:選取

2、60名具有站立位的全脊柱正側(cè)位片以及CT圖像的退變性腰椎側(cè)凸患者為研究對(duì)象。在正側(cè)位片上測(cè)量患者的Cobb角，骨盆入射角(pelvic incidence，PI)和腰椎前凸角(lumbar lordosis，LL)。通過CT橫斷面測(cè)量L3/4，L4/5和L5/S1雙側(cè)關(guān)節(jié)突角度。關(guān)節(jié)突不對(duì)稱定義為左、右側(cè)關(guān)節(jié)突角度相差大于10°。然后，為了建立個(gè)體化的退變性腰椎側(cè)凸三維有限元模型并研究其關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的生物力學(xué)作用，我們首先將腰椎連續(xù)薄層C

3、T平掃獲取得DICOM格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入建模軟件，建立腰椎正常三維有限元模型。我們基于臨床病人影像學(xué)資料將經(jīng)過驗(yàn)證的正常腰椎模型演變成三種不同彎曲程度的退變性腰椎側(cè)凸有限元模型(Cobb角10°-20°、20-30°、大于30°)。利用專業(yè)有限元軟件分析L1-L5雙側(cè)各個(gè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)相應(yīng)的受力情況。于L1椎體上施加400N的軸向載荷或是400N載荷結(jié)合5N.m、10N.m以及15N.m的力矩。計(jì)算各個(gè)椎體雙側(cè)小關(guān)節(jié)受力特點(diǎn)。比較分析三個(gè)模型相

4、應(yīng)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的應(yīng)力分布以及接觸應(yīng)力。觀察在退變性腰椎側(cè)凸演變過程中關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的作用機(jī)制。
　　結(jié)果:在Ⅰ型組和Ⅱ型組中，關(guān)節(jié)突不對(duì)稱發(fā)生率在L3/4(P=0.011)，L4/5(P=0.043)以及L5/S1(P=0.004)存在明顯差異性。Ⅱ型退變性腰椎側(cè)凸LL值明顯小于Ⅰ型退變性腰椎側(cè)凸LL值(P=0.049)。而關(guān)節(jié)突角度、PI、LL在兩組中沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性。在兩組中，PI與LL均與相關(guān)性。通過有限元模型研究發(fā)現(xiàn)在退變性腰椎

5、側(cè)凸中，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)受力的改變除了與腰椎的運(yùn)動(dòng)情況相關(guān)外，還與彎曲的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。退變性腰椎側(cè)凸發(fā)生以后，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)存在壓縮、變性以及內(nèi)聚等改變，導(dǎo)致椎體更易發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)脫位以及側(cè)方移位。當(dāng)側(cè)彎的腰椎進(jìn)行側(cè)彎運(yùn)動(dòng)時(shí)，輕度彎曲的側(cè)凸腰椎中，凸側(cè)關(guān)節(jié)突應(yīng)力值均大于凹側(cè)關(guān)節(jié)突;而在中、重度彎曲的側(cè)凸腰椎中，凹側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)受力明顯大于凸側(cè)。當(dāng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，凸側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)受到的張力明顯增大，而凹側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)受到的壓縮力明顯減小。
　　結(jié)論:

6、在退變性腰椎側(cè)凸中，關(guān)節(jié)突不對(duì)稱是引起椎體旋轉(zhuǎn)的重要因素。并且，退變性腰椎側(cè)凸隨著LL的減小或消失出現(xiàn)相應(yīng)的神經(jīng)癥狀。退變性腰椎側(cè)凸使得關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)承載負(fù)荷不均勻。輕度彎曲時(shí)，凸側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)所受負(fù)荷較大;中度和重度彎曲時(shí)，凹側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)所受負(fù)荷較大。在退變性腰椎側(cè)凸中，腰椎應(yīng)力線偏向凸側(cè)，凹側(cè)椎體通過壓縮變形調(diào)節(jié)腰椎的平衡，凸側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)間隙增大導(dǎo)致腰椎不穩(wěn)，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)失去了維持椎體旋轉(zhuǎn)和側(cè)移的限制作用，椎體在腰椎承受負(fù)荷以后更容易向凸側(cè)