骨科有限元分析介紹

1、頸椎

頸椎，指頸椎骨。頸椎位于頭以下、胸椎以上的部位。頸椎共有七塊頸椎骨組成，除第一頸椎和第二頸椎外，其他頸椎之間都夾有一個(gè)椎間盤(pán)，加上第七頸椎和第一胸椎之間的椎間盤(pán)，頸椎共有6個(gè)椎間盤(pán)。每個(gè)頸椎都由椎體和椎弓兩部分組成。椎體呈橢圓形的柱狀體，與椎體相連的是椎弓，二者共同形成椎孔。所有的椎孔相連就構(gòu)成了椎管，脊髓就容納其中。

頸椎又是脊柱椎骨中體積最小，但靈活性最大、活動(dòng)頻率最高、負(fù)重較大的節(jié)段。

1.1 人體頸椎（一節(jié)與多階段）三維有限元模型的建立

問(wèn)題描述：

頸椎三維有限元模型的建立是各類(lèi)有關(guān)頸椎生物力學(xué)問(wèn)題分析的基礎(chǔ)，根據(jù)研究問(wèn)題目的不同，可以分別建立單一椎體或者多階段椎體有限元分析模型，甚至在此基礎(chǔ)上增加肌肉作用，為精確研究各類(lèi)頸椎生物力學(xué)問(wèn)題提供了保證。

主要結(jié)果：

單一椎體、多階段椎體以及包含肌肉作用的各種三維有限元分析模型。

1.2 人工椎間盤(pán)置換術(shù)前后頸椎活動(dòng)能力的有限元分析

問(wèn)題描述：

人工椎間盤(pán)置換術(shù)在頸椎病患者中頗受歡迎，且療效滿(mǎn)意。這主要取決于手術(shù)后患者頸椎活動(dòng)能力的提高。通過(guò)對(duì)椎間盤(pán)及椎體內(nèi)應(yīng)力的改變的研究，可以評(píng)價(jià)人工椎間盤(pán)置換術(shù)對(duì)頸椎節(jié)段活動(dòng)及臨近節(jié)段的生物力學(xué)特性的影響。也為臨床手術(shù)療效的預(yù)測(cè)提供參考。

主要結(jié)果：

人工椎間盤(pán)臨近節(jié)段的椎間盤(pán)及椎體內(nèi)應(yīng)力大小及改變情況，人工椎間盤(pán)置換術(shù)后頸椎活動(dòng)能力的評(píng)價(jià)。

問(wèn)題描述：

頸椎椎板切除減壓術(shù)通過(guò)切除雙側(cè)椎板達(dá)到減壓或暴露椎管的目的。由于此術(shù)對(duì)頸椎結(jié)構(gòu)破壞較大，故相應(yīng)的頸椎生物力學(xué)改變?cè)谒y免，導(dǎo)致術(shù)后遠(yuǎn)期易引起頸椎后凸畸形，對(duì)其產(chǎn)生的機(jī)理需有待研究。

主要結(jié)果：

椎板切除前后，頸椎的穩(wěn)定性及各部分韌帶的受力情況，以及椎板切除前后，頸椎結(jié)構(gòu)的活動(dòng)度。

1.4 小關(guān)節(jié)切除術(shù)對(duì)頸椎生物力學(xué)的影響

問(wèn)題描述：

脊柱小關(guān)節(jié)不但控制活動(dòng)節(jié)段的運(yùn)動(dòng)方向，而且還有重要的承載功能。因此不同程度的小關(guān)節(jié)切除后對(duì)頸椎段的生物力學(xué)特性和穩(wěn)定性有何影響是醫(yī)患人員關(guān)注的重點(diǎn)。通過(guò)建立小關(guān)節(jié)切除前后的頸椎有限元模型進(jìn)行對(duì)比分析獲得影響結(jié)果。

主要結(jié)果：

小關(guān)節(jié)切除前后的三維有限元分析模型；切除小關(guān)節(jié)后頸椎的應(yīng)力情況，以及頸椎的穩(wěn)定性情況。

1.5 頸椎椎體的爆裂骨折的三維有限元分析

問(wèn)題描述：

隨著交通和建筑業(yè)的發(fā)展，頸椎損傷有漸增的趨勢(shì)，頸椎爆裂骨折就是其中一種。通過(guò)分別測(cè)定頸椎爆裂骨折前后的運(yùn)動(dòng)變化，可以為治療頸椎損傷提供一些生物力學(xué)依據(jù)。

主要結(jié)果：

正常頸椎關(guān)節(jié)的活動(dòng)度以及爆裂骨折后頸椎關(guān)節(jié)的活動(dòng)度。