一、腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器的有限元分析（论文文献综述）
郭询[1]（2019）在《两种内固定方式结合峡部修复治疗腰椎峡部裂的疗效分析》文中认为目的:探讨椎弓根螺钉-椎板钩固定结合峡部修复与单节段椎弓根螺钉-连接棒固定结合峡部修复治疗腰椎峡部裂的临床疗效。方法:回顾性分析自2008-01—2016-01经Wiltse入路椎弓根螺钉-椎板钩固定结合峡部修复或经Wiltse入路单节段椎弓根螺钉-连接棒固定结合峡部修复治疗的54例峡部裂患者,其中椎弓根螺钉-椎板钩固定组有30例,单节段椎弓根螺钉-连接棒固定组有24例。对两组内固定治疗方式的手术时间、术中出血量、术中透视次数、术后引流量、术后下地时间、住院时间进行比较;比较两组内固定方式术后相关并发症发生情况;根据影像学检查结果评估两组内固定方式的植骨融合情况,植骨融合情况按照Brown融合标准进行分级,对峡部融合结果进行统计学分析;通过VAS评分、ODI评分、改良Macnab评分评估两组内固定方式术后临床疗效并进行对比分析。结果:本组随访时间平均3.4（1.5—10.5）年。两组患者手术时间、术中出血量差异有统计学意义（P<0.05）,术中透视次数、术后引流量、术后下地时间、住院时间差异无统计学意义（P>0.05）。术后3个月、1年ODI评分、VAS评分、植骨融合率,两组差异无统计学意义（P>0.05）;其中单节段椎弓根螺钉-连接棒固定组出现1例相邻节段退变,为相邻节段出现腰椎节段突出并出现下肢症状,2例内固定断裂。术后内固定相关并发症（内固定断裂、相邻节段退变）差异有统计学意义（P<0.05）。两组患者均无神经损伤、感染、刀口积液等并发症发生。结论:椎弓根螺钉-椎板钩固定与单节段椎弓根螺钉-连接棒固定结合峡部植骨治疗腰椎峡部裂均能够获得较满意的峡部融合率,进而缓解腰痛、提高生活质量。椎弓根螺钉-椎板钩固定具备操作相对简单、手术时间少、术中出血量少的优势。单节段椎弓根螺钉-连接棒组较椎弓根螺钉-椎板钩组内固定相关并发症发生率更高。
许泽川[2]（2019）在《腰椎峡部裂不同治疗方案有限元分析》文中认为目的:（1）通过有限元方法构建腰4椎体双侧峡部裂模型。（2）建立带有全螺纹的椎弓根螺钉动态固定（TTL动态棒固定系统）及全螺纹的椎弓根螺钉刚性固定有限元模型。（3）探讨不同治疗方案对临近节段椎间盘退变、峡部稳定性、腰椎稳定性、内固定断裂的影响。（4）评价不同治疗方式对腰峡部裂的治疗效果。材料与方法:（1）研究对象:选择3名年龄20--59岁腰4椎体双侧椎峡部裂患者,腰椎影像学资料（腰椎斜位DR、腰椎CT、腰椎MRI）提示:腰4椎体双侧峡部裂,临近节段椎间盘无明显退变、关节突无明显增生情况,骨密度检查均提示正常骨量的患者,排除合并有脊柱骨折或伴有其他脊柱疾病的患者。（2）资料采集:对3名患者行腰椎CT平扫及骨三维重建（L1-S1冠状位、矢状位、横断位）,扫描厚度为0.625mm,扫描数据以DICOM格式进行光盘刻录待用。（3）构建腰4双侧峡部裂几何模型:将刻录数据导入到建模软件Mimics中,对不同组织结构CT值进行识别,最终选取骨骼阈值,完成几何模型建模。（4）生成腰4双侧峡部有限元模型:通过Geomagic修饰系统对有限元模型进行修整完善,再次导入Mimics生成不同的腰椎结构（皮质骨、松质骨、髓核、纤维环等）（5）Solider Works建立刚性固定和动态TTL钉棒固定系统。（6）利用Abaqus/Hyper Mesh在峡部裂模型中装配内固定系统,最终建立腰4双侧峡部裂未固定、动态固定、刚性固定三种模型,并对腰椎的不同结构、内固定进行材料赋值。（7）运用有限元分析软件Abaqus对3组模型施加垂直、前屈、后伸、侧屈、旋转载荷,采集腰3/4椎间盘应力、峡部位移、腰椎整体位移、内固定应力数据,制作图表并通过SPSS统计学分析。结果:1、腰3/4椎间盘应力云图分析,同种腰椎运动状态下三种治疗方式椎间盘应力比较,垂直状态,刚性固定>动态固定>未固定,两种固定方式无统计学意义（P>0.05）,但与未固定比较均有统计学意义（P<0.05）;前屈、后伸、侧屈、旋转状态,刚性固定>动态固定>未固定,三种治疗方式比较均有统计学意义（P<0.05）。2、峡部位移云图分析,同种腰椎运动状态下三种治疗方式峡部位移比较,垂直、侧屈、旋转状态,未固定>动态固定>刚性固定,两种固定方式比较无统计学意义（P>0.05）,但与未固定比较均有统计学意义（P<0.05）;前屈、后伸状态,未固定>动态固定>刚性固定,三种治疗方式比较均有统计学差异（P<0.05）。3、腰椎整体位移云图分析,同种腰椎运动状态下三种治疗方式腰椎整体位移比较,垂直、侧屈、旋转状态,未固定>动态固定>刚性固定,两种固定方式比较无统计学意义（P>0.05）,但与未固定比较均有统计学意义（P<0.05）;前屈、后伸状态,未固定>动态固定>刚性固定（P<0.05）,三种治疗方式比较均有统计学意义（P<0.05）。4、两种手术方式的内固定应力分析,同种腰椎运动状态下二种手术方式内固定应力比较,垂直、侧屈、旋转状态,刚性固定>动态固定,二者比较有统计学意义（P<0.05）;在后伸状态,动态固定>刚性固定,二者比较有统计学意义（P<0.05）;但在前屈状态下,二者比较无统计学意义（P>0.05）。结论:本实验利用三维有限元方法模拟腰4椎体双侧峡部裂未固定、动态固定（TTL弹力棒）、刚性固定三种不同治疗方式,通过比较同种腰椎运动状态下三种治疗方式的临近上位节段（腰3/4）椎间盘应力、峡部位移、腰椎整体位移以及内固定应力,分析三种不同治疗方式在邻近节段椎间盘退变、峡部稳定性、腰椎整体稳定性、内固定断裂方面的差异,结论中未固定方式称保守治疗,两种内固定方式称手术治疗。1、动态固定相较于刚性固定对临近节段椎间盘应力增加较少,能够延缓邻近节段椎间盘退变,降低邻椎病的发生,但两种手术治疗较保守治疗均增加了临近椎间盘应力。2、刚性固定与动态固定峡部稳定性相似,均有利于峡部植骨融合,同时手术治疗较保守治疗能提供较好的峡部稳定性。3、刚性固定与动态固定腰椎整体稳定性相似,有利于恢复腰椎正常生物力学传导,减少腰椎失稳所导致的并发症,同时手术治疗较保守治疗能提供较好的腰椎整体稳定性。4、动态固定的内固定装置平均应力峰值小于刚性固定,内固定断裂失败风险更小。5、综上所述,两种内固定方式比较,动态固定较刚性固定能够明显减少邻近节段椎间盘退变以及内固定断裂风险,两种内固定方式均能够提供相似的峡部及腰椎整体稳定性,在峡部、腰椎整体性稳定性方面手术治疗均优于保守治疗。因此,采用动态固定治疗峡部裂是可行的,不仅保留了节段活动性,减少邻椎病的发生、降低内固定断裂风险,而且能够提供植骨融合所需的稳定性。
王健,朱立新,杨慧,古钦文,彭道琥,李森[3]（2018）在《机翼型Ni-Ti合金固定峡部裂对椎间盘的影响》文中认为目的在自制机翼型Ni-Ti合金固定器基础之上,建立腰椎峡部裂内固定的有限元模型,分析其对椎间盘的影响。方法 CT数据建立腰椎峡部裂模型,数字装配固定器,测算人体各工况下椎间盘应力峰值及分布。结果在前屈、后伸、左侧屈和左旋转工况下,患椎间盘的最大应力值分别增加到105%、102%、101%和111%,在使用机翼型Ni-Ti合金内固定技术重建后,患椎间盘最大应力值分别减少至67%、55%、88%和83%。结论机翼型Ni-Ti合金固定器构造特别,可有效减少同节段及相邻节段的椎间盘应力,防止椎间盘远期退变,具备良好的生物力学特性,有望进入临床应用,为腰椎峡部裂的治疗提供更多的选择。
许泽川,魏兵,杨红胜,曹宗锐,严小虎,李育刚,常山[4]（2018）在《有限元建模在腰椎峡部裂中的应用前景及价值》文中提出背景:随着有限元在骨科生物力学的不断发展,运用有限元方法对脊柱相关疾病的研究成为目前主要的研究方向,特别是脊柱内固定应力分析、不同内固定的力学效果、新型内固定的研发是目前的热点。峡部裂是脊柱常见疾病,尤其当解剖学出现骨性缺损后,病理模型及手术后脊柱的生物力学都出现相应力学改变。目的:综述峡部裂模型的建立方法、模型验证以及峡部裂有限元模型在各领域的应用现状,探讨有限元建模在腰椎峡部裂中的应用前景及价值。方法:第一作者应用计算机检索1998年1月至2016年12月PubMed数据库、中国期刊全文数据库相关文章,英文检索词"Finite element,lumbar spine,isthmus,model",中文检索词"有限元,腰椎,峡部裂,模型"。共检索到123篇相关文献,35篇文献符合纳入标准。结果与结论:（1）目前峡部裂有限元分析能够很好的反映骨内部力学情况,峡部裂有限元模型可以对腰椎结构形状（如缺损的峡部）、不同解剖部位的材料属性（终板、松质骨、皮质骨等）以及脊柱不同运动状态下负荷进行较为全面的了解,尤其针对椎体内部结构以及脊柱附属结构（如椎间盘、关节突等）的应力分析具有明显优势;（2）此外,峡部裂有限元模型重建数据来源于病患原始CT,仿真模拟度高,峡部裂有限元模拟与体外实验相比,数据来源可靠,且能够降低外力、辐射等对实验对象的损伤,同时能有效回避医学伦理学问题。
王正,孙天胜[5]（2017）在《腰椎峡部裂的治疗进展》文中认为背景:腰椎峡部裂常由于椎弓承受过度负荷而导致,应力性骨折可为其重要的前提要素之一,或可能伴有遗传倾向。峡部裂的治疗可分为保守治疗和手术治疗两种,各种治疗方案的适用人群、手术要点及预后等均存在着差异。目的:检索现有的有关峡部裂治疗的文献,并对其适用范围、手术优缺点等方面的内容进行综述。方法:通过Pub Med、中国知网、VIP等数据库进行文献检索,检索关键词为"峡部裂"（spondylolysis）、"峡部裂型滑脱"（isthmic spondylolisthesis）、"治疗"（treatment/therapy）,不限定检索时间。对检索所得文献进行摘要阅读后依据治疗方案进行区组。并记录其适用范围、手术要点、治疗的优缺点等内容。结果和结论:峡部裂的手术治疗又可分为节段内非固定术、Buck峡部螺钉固定法、Scott横突棘突间钢丝捆绑法、椎弓根钉-椎板钩固定法、记忆合金节段内固定法、节段间融合术以及微创治疗等。当前较为广泛应用的治疗方法为Buck法和椎弓根螺钉-椎板钩内固定。峡部裂的微创治疗也越来越受到患者的认可。
杨双石,尹俊,曹海泉,蒲小兵,荆兴泉,李燕树,刘江鹏,刘梓阳[6]（2012）在《单节段张力加压复位内固定系统治疗单纯性腰椎峡部裂》文中研究说明目的探讨单节段张力加压复位内固定系统治疗单纯性腰椎峡部裂的临床疗效。方法 2009年12月至2012年1月解放军第一八八医院应用单节段张力加压复位内固定系统结合自体骨峡部植骨治疗单纯性腰椎峡部裂患者14例。患者均常规行腰椎X线片、CT和MRI检查。采用Henderson标准评价疗效。结果患者随访3～12个月,随访时间平均10.9个月。按Henderson标准,优9例、良4例、可1例,优良率达13/14。无一例内固定失败及神经症状加重。结论应用单节段张力加压复位内固定系统结合自体骨峡部植骨治疗单纯性腰椎峡部裂具有操作简单、创伤少、安全性高、疗效肯定的优点;病例的合适选择、适应证的把握以及手术操作者的经验是保证临床疗效的关键。
朱立新,王健,曹延林,樊望驹,于郭吉,张西兵,叶文明[7]（2012）在《腰椎峡部裂机翼型记忆合金固定装置的有限元分析》文中进行了进一步梳理目的以正常人体CT影像数据为基础,建立腰椎峡部裂弹性固定有限元模型,分析内固定器受力并对其进行改进。方法采用分辨率0.625 mm薄层CT扫描数据,导入Mimics10.0软件建立三维几何面网格模型,通过Geomagic studio12.0、HyperMesh 10.0前处理,最终导入Abaqus10.1软件生成腰椎峡部裂记忆合金固定模型,并在椎体上表面施加500N压力和7.5 Nm力矩,模拟前屈、后伸、侧屈和旋转四种生理载荷,观察并比较不同载荷下固定装置的应力分布。结果机翼型记忆合金固定装置应力集中于侧翼,尤其是侧翼和底座的接合部位,后伸和旋转时最大,容易导致疲劳性断裂。结论提高镍钛合金材料质量和工艺水准,术后延长腰围保护时间,以避免机翼型记忆合金固定装置断裂的风险。
张西兵,曹延林,舒小秋,朱立新[8]（2012）在《腰椎峡部裂的诊断和治疗进展》文中研究指明腰椎峡部裂（lumbar spondylolysis）为腰椎一侧或两侧椎弓上下关节突之间的峡部骨质缺损不连续,亦称椎弓峡部裂或峡部不连,其本质是峡部假关节的形成[1]。该疾病于1865年由Lam-bel首先发现,是骨科常见病,其国人发病率5%～6%,某些特
张西兵[9]（2012）在《腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器的研制》文中提出腰椎峡部裂是指上、下关节突之间连接的骨性结构“峡部”在腰椎的反复过伸、过屈和旋转运动的应力作用下发生的疲劳性断裂,其本质是峡部假关节的形成。该疾病于1865年由Lambel首先发现,是骨科常见病,也是腰腿痛的常见病因之一。大部分学者认为峡部裂患者通过非手术治疗即可控制症状及维持患椎节段性活动功能,仅有少部分患者因持续性疼痛或有滑脱趋势而需要手术治疗。早期Kimura采用单纯峡部裂植骨及石膏支架外固定的方法治疗腰椎峡部裂,但疗效并不满意,术后假关节发生率达18%-81%,且需长时间卧床和长达数月的石膏固定。也曾有人试图用各种跨关节内固定方法加植骨治疗腰椎峡部裂,但随后发现跨节段内固定既可对固定区域产生应力遮挡作用,又可显着增高邻近节段的应力,从而加速固定区域及邻近节段椎间盘的退变。因此,目前主张采用节段内固定加植骨来直接修复峡部裂,并且创用了多种节段内固定方法,包括：Buck峡部螺钉固定法、Nicol横突棘突间钢丝捆绑法、Hefti钩螺钉固定法以及各种改进方法。开创脊柱节段内固定之先河的Buck法是在峡部植骨的同时将Buck螺钉直接贯穿峡部,恢复峡部的连续性,同时Buck螺钉与峡部断裂处相垂直,能对骨折垂直加压,符合峡部的生物力学要求,有利于植骨融合。但由于螺钉直接穿过峡部,使本来细长的峡部所能容纳的植骨量明显减少,影响了植骨融合。加之发生峡部裂的腰椎峡部多细小窄长,螺钉有时无法通过或穿破椎板进入椎管,导致马尾或神经根损伤。同时由于是刚性固定致使术后螺钉松动及疲劳断裂也时有发生。Nicol法是采用横突棘突间钢丝捆绑固定的方法治疗腰椎峡部裂,该方法一般采用18号不锈钢丝缠绕一侧横突根部,穿过同节段棘突下缘,捆绑于另一侧横突根部,将分离的椎体和椎板连为一体。但由于Nicol法需要暴露横突,穿绕钢丝,手术创伤大、操作复杂、出血多、有损伤神经根的危险。另外L5横突与其他腰椎节段的横突还有不同,有时其同髂骨靠的比较近,横突下间隙较窄,穿绕钢丝极为困难。此外,暴露L5横突需要切断髂腰韧带,该韧带对维持腰骶稳定具有重要作用,切断该韧带会加重L5不稳。Hefti法是用通过上关节突基底部的螺钉与钩挂在椎板下缘的椎板钩组成的钩螺钉固定法。该术式的临床疗效报道不一,并且Hefti法需要一定的设备和技术,操作不当,易造成严重并发症。我们自1998年开始进行腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器的研究,设计了双侧卡环状节段内固定器,该固定器利用记忆合金强大的回复力来恢复峡部的连续性,并对植骨块产生动态加压,促进了峡部裂骨性愈合。然而此固定器尚存在不足,主要表现在：（1）适应证较窄,对需要切除椎板减压者因椎板钩无处固定而不能应用；（2）横突根部呈圆钝状,彼此独立的双侧节段内固定器没有横向挤压作用而易脱钩及滑向横突外侧,有拉断横突的危险；（3）无法预防临近椎间盘的退变。为了克服以上缺点,促进形态记忆合金节段内固定器的推广应用,本研究拟紧密结合腰椎峡部解剖学特征,充分利用形态记忆合金的材料优势,研制一种机翼型记忆合金节段内固定器,并进行相关生物力学测试,为机翼型记忆合金节段内固定器的临床应用提供理论依据。目的1.解剖测量L1～5,S1形态学参数为研制腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器提供解剖学依据。2.依据解剖测量结果,利用记忆合金的系列优点,研制一种符合腰椎的形态学特点、临床应用操作简单、手术创伤小、可为峡部裂腰椎提供可靠固定的节段内固定器。3.通过脊柱三维运动稳定性实验评价在腰椎峡部裂中应用机翼型记忆合金节段内固定器重建腰椎稳定性的效果。方法1.南方医科大学临床解剖学研究所提供20套正常成人防腐腰骶椎标本（L1～5,S1）,性别、年龄不详。利用国产电子游标卡尺（精确度0.01mm）,量角器（精确至1°）,分规,软铜丝,大头针等测量L1～5,S1的相关参数,测量结果采用SPSS13.0软件进行统计分析,据此设计机翼型记忆合金节段内固定器。2.根据解剖测量国人腰骶椎标本获得形态学参数,在总结了传统内固定器优缺点的基础上,参照双侧卡环状记忆合金节段内固定器及Coflex棘突间固定装置,对峡部裂节段内固定器进行了重新的设计,初步确定机翼型记忆合金节段内固定器的结构和规格参数。根据确定的结构图和规格参数,制作此节段内固定器样品,并在腰椎标本上模拟手术安装,验证其可行性。3.选取新鲜猪（4-5个月）尸体腰椎标本6具,截取其L2-L6部位的脊柱腰段,作为自身对照性实验,先后依次进行正常脊柱组、峡部裂组、Buck螺钉固定组、Nicol （?）冈丝捆绑组、机翼型记忆合金固定组的三维运动活动度检测。将以上5组标本下端包埋盒固定在脊柱三维运动实验机上,上端包埋盒固定于加载盘上。通过滑轮系统和砝码加载,对腰椎标本施加8Nm的前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左侧旋转及右侧旋转6个方向的纯力矩,使脊柱相应作上述运动。由实验腰椎标本周围放置的6台红外线摄像机摄零截荷和最大截荷时脊柱运动状态的图像,经计算机图像处理系统计算脊柱节段间角度变化,分析与载荷方向相同的脊柱运动范围（range of motion, ROM）,通过软件计算出L4与L5之间的ROM。所得实验结果采用SPSS13.0统计软件包进行统计学处理,对正常脊柱组、峡部裂组、Buck螺钉固定组、Nicol （?）冈丝捆绑组、机翼型记忆合金固定组的腰椎运动范围进行分析、讨论。结果1.以L4/L5为例：（1）腰椎棘突下面两侧缘与椎板的交点至同侧横突根部上缘的距离（DITR）为（35.30±2.38）mm；（2）腰椎横突根部上缘前后两侧面的夹角（AFR）为（30.47±6.38）。；横突根部上下缘宽度（WRT）为（11.43±1.76）mm；（3）腰椎两侧横突、上关节突及椎弓根交界处中心点间距（DTAP）为（46.44±2.55）mm；（4）腰骶椎棘突的厚度（TSP）为（9.04±1.12）mm；（5）腰骶椎棘突间距（DAP）为（7.10±1.83）mm；（6）腰椎棘突下面两侧缘与椎板的交点到横突根部、上关节突、椎弓根交界处中心点的连线和相应棘突下面侧缘的夹角（ATL）为（58.31±7.02）°；（7）腰骶椎棘突后面到椎板的距离（LSP）为（20.40±2.80）mm。该内固定器由“U”形体部及两侧翼构成,初步设计大、中、小3个型号。2.腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器由“U”形体部和两个呈半弧形的侧翼构成。“U”形体部包括C形顶端和两个水平“长臂”即U形翼,分别在U形翼远离C形顶端1/2部分的上下方设计了固定槽,用以将“U”形体部固定于两相邻的棘突间。两个半弧形的侧翼由C形顶端和U形翼的连接处上方向前上偏外侧伸出,其末端弯曲呈钩状为上钩,用以钩挂在病椎横突的根部。整体采用镍钛合金,镍含量为（50.8-51.8）%。其形态回复温度在（36±4）℃,与人体温度相符。委托“西脉记忆合金公司”生产。生产的样品模拟手术过程可轻松地安装到腰椎标本上,操作简单易行,初步观察可对峡部裂腰椎提供牢靠的固定。3.双侧峡部断裂后,腰椎前屈、后伸、左旋、右旋活动度显着性增加,同正常腰椎活动度有显着差异（P<0.05）。采用Buck螺钉固定、横突棘突钢丝捆绑及机翼型记忆合金固定器三种节段内固定方法固定后,峡部裂腰椎前屈、后伸、左旋、右旋稳定基本恢复,活动度与正常腰椎无显着性差异（P>0.05）,并且三种固定方法之间差异无统计学意义（P>0.05）。双侧峡部断裂后,腰椎左侧弯、右侧弯活动度虽有所增加但同正常腰椎差异并不显着（P>0.05）。采用Buck螺钉固定、横突棘突钢丝捆绑及机翼型记忆合金固定器三种节段内固定方法固定后,峡部裂腰椎左侧弯、右侧弯活动度与正常腰椎亦无显着性差异（P>0.05）,而且三种固定方法之间差异无统计学意义（P>0.05）。结论1.通过解剖测量L1～5,S1腰骶椎标本获得解剖学参数,从形态学上证实了机翼型记忆合金固定器节段内固定的可行性。2.机翼型记忆合金节段内固定器的设计在形态学上具有可行性,各部件参数有一定的选取范围,可对峡部裂腰椎提供牢靠的固定,并且操作简单易行。3.腰椎双侧峡部断裂后,其稳定性明显降低,以前屈、后伸及左右旋转时稳定性破坏最为明显；机翼型记忆合金节段内固定器的生物力学性能与Buck螺钉、Nicol钢丝捆绑等方法无显着性差异,能够恢复峡部裂腰椎的稳定性,维持牢固的固定。
王健[10]（2012）在《新型机翼状记忆合金装置治疗腰椎峡部裂的有限元分析》文中进行了进一步梳理背景腰椎峡部裂是骨科常见疾病,发病率在4-6%之间,多见于青少年,在某些特殊人群当中,比如运动员则高达31%。早期疼痛、腰部活动障碍,后伸时较为明显,经镇痛、理疗等保守治疗效果不佳,可逐渐恶化导致腰椎滑脱,出现腰骶部疼痛、坐骨神经受累、间歇性跛行等症状。在临床处理中,减压、椎间融合和峡部植骨修复是外科治疗的基本原则。以往创用了多种节段内固定方法：如Buck螺钉、Nicol（?）冈丝捆绑、Hefti钩螺钉固定等。目前主张采用节段内固定加植骨修复峡部裂,这些方法的应用在一定程度上提高了峡部裂植骨融合率,但也带来了诸多并发症,尤其是对固定区域产生应力遮挡,显着增高邻近节段的应力,从而加速固定区域及邻近节段椎间盘的退变。因此,有必要研制一种操作简单、疗效可靠且并发症少的新型内固定器。在医用金属材料选择上,镍钛合金具有良好的组织相容性、耐腐蚀性、耐疲劳性,关键是镍钛合金独特的记忆效应可产生强大的回复力,对骨折端能够进行持续有效地动态加压,在弹性固定的基础上,促进骨折的愈合。我们科室自1998年就开始采用镍钛形态记忆合金系生物功能材料进行内固定器的研究,设计双侧“C”形卡环状节段记忆合金内固定器,并在此基础上进行改良,相继研制出整体型翼状记忆合金内固定器、新型机翼状记忆合金节段内固定器。外科内固定器的研制设计工作要求严格,在投入临床应用之前必须进行大量的生物力学检测,传统方法缺陷较多,最常见的是尸体模型缺乏力学变化,实验费用高,尸源取材困难和不可重复,关键是无法准确地反映出各种不同工况下的模型内部的生物力学特性。因此在实验领域的应用受限,也在一定程度上阻碍了外科内固定器的研发进程。随着医学图像捕捉和可视化技术的飞速发展,计算机硬件的升级和医疗检查器械的精密化,有限元建模方法成为脊柱生物力学分析研究中不可或缺的重要组成部分。有限元的基本原理是由无限个质点构成并且有有限个自由度的连续体划分成有限个小单元体所组成的集合体。单元之间以节点相连,相互作用力通过节点传递。有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。有限元引入到生物力学领域后,经过近40年的不断发展,由二维扩展至三维,由线性模型扩展至非线性模型。利用计算机模拟建立腰椎损伤后的内固定模型,将腰椎和内固定器分别划分成单元和节点,施加边界条件,可在不同工况下模拟脊柱生理活动,通过节点位移和节点力之间的关系式计算出每个单元的刚度矩阵,并通过数学公式求近似解,直接记录不同材料、结构的内固定载荷分布,并且反映出内固定和椎体间相互影响。值得肯定的是,在复杂构件上利用有限元进行应力、应变分析,可大大提高效率,从而为内固定装置的设计应用提供支持。本研究是在总结以往研究的基础上,对腰椎有限元模型的有效构建方法进行了长时间的探索,然后构建出了解剖结构比较精细的正常L1-S的有限元模型,分别在模型中模拟L4节段双侧峡部断裂及其不同弹性内固定重建术式,以期为腰椎峡部裂后路弹性内固定技术的临床应用提供实验基础和理论依据,评价其应用前景。目的1.依据1名正常男性志愿者仰卧位下64排螺旋CT扫描的腰骶椎影像学资料,探讨利用Mimics10.0、Geomagic studio12.0、HyperMesh10.0和Abaqus10.1等软件构建出解剖结构精细的正常腰骶椎（L1-S）三维有限元模型的方法,并对其进行有效性验证,使其能反映正常腰骶椎（L1-S）的生物力学特性。2.根据所建立的正常腰骶椎（L1-S）的三维有限元模型,建立腰椎L4节段双侧峡部断裂模型和腰4双侧峡部后ASMAF和NASMAF两种不同内固定技术重建模型。施加相同的载荷和扭矩,比较各种运动状态下邻近节段压力变化,同时分析两种不同技术的内固定应力分布特点。方法1.选取一名27岁正常男性,身高177cm,体质量72kg,采用0.625mm薄层CT扫描,利用Mimics10.1、Geomagic studio10.0软件经过图片的筛选,预处理,提取边界的坐标生成表面三维图像和三维实体模型,再将此实体模型通过HyperMesh10.0软件进行网格化,最后导入Abaqus10.1软件构建立正常人腰骶椎（L1-S）三维有限元模型。边界设定后,对模型施加500N预载荷及7.5Nm纯力矩,使模型模拟产生前屈、后伸、左右侧屈和左右旋转运动状态,计算各种工况下的椎间活动度,与White、Yamamoto等的尸体标本生物力学实验结果进行比较,以验证模型的有效性。2.在正常人腰骶椎（L1-S）三维有限元模型基础上,模拟L4双侧峡部断裂手术,建立腰4峡部裂手术模型。利用交互式计算机辅助设计系统软件Unigraphics NX6.0的建模功能,绘制翼状记忆合金内固定和新型机翼状记忆合金内固定三维图形。将记忆合金内固定模型导入HyperMesh10.0,参照后路不同后路固定技术（ASMAF、NASMAF）的手术固定方式,对内固定系统的各部分进行可视化调整,完成空间位置装配。导入Abaqus10.1软件建立下腰4椎体峡部断裂后重建手术的三维模型。对模型施加500N预载荷及7.5Nm力矩,使其模拟产生前屈、后伸、左右侧屈和左右旋转运动状态,分别记录各种模型的椎间压力、模型内固定的应力分布特点及内固定的应力峰值。结果1.建立了正常腰骶椎（L1-S）三维有限元模型,包括总节点数为31,431个,总单元数为161,404个。模拟加载的作用下,对模型进行前屈、后伸、左右侧屈和左右旋转作用下的各椎间活动度进行测定,并与其他作者实测法所得的各椎间活动度进行比较,结果表明本模型在不同工况下的各椎间活动度,与White、Yamamoto等作者实验实测法所得的结果是吻合的。因此,可以认为本模型是有效的,可以进一步用于临床和实验研究。2.在各加载模式下,ASMAF内固定技术重建后椎间压力未明显改变,NASMAF内固定技术重建后椎间压力明显减少,具有良好的即刻防止邻近节段退变的能力。内固定应力云图显示,ASMAF技术、NASMAF技术内固定的、on Mises应力分布特点存在明显差异。本研究应力峰值结果显示,在各种工况下,NASMAF技术组应力峰值（>100MPa）较ASMAF技术组高（<100MPa）。结论1.本实验建立了正常腰骶椎（L1-S）三维有限元模型,包括L1-S腰椎椎体皮质骨和松质骨、腰椎间盘中的纤维环和髓核、上下终板、双侧关节突关节、椎弓根、椎板、横突、棘突、主要韧带（前纵韧带、后纵韧带、黄韧带、横突间韧带、棘间韧带、棘上韧带和关节囊韧带）。该三维有限元模型在前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转各种工况下的腰椎椎间活动范围与国外相关文献资料一致,可进行下一步的生物力学实验研究。2.峡部断裂后新型记忆合金内固定技术重建的固定节段椎间压力显着下降,较以往研制的内固定优势明显。ASMAF应力集中于钩子弯折处,NASMAF应力集中于侧翼,尤其是侧翼和底座的接合部分。新型内固定在患椎下位椎体后部结构有明显的应力传递,减轻了相应椎间盘的应力负荷。相比ASMAF技术组,NASMAF技术组内固定系统侧翼部承受着102MPa级应力,仍有相对较高的断裂风险,而相对较高的工艺和材料符合力学要求。主要创新点1.建立了几何相似度较高的腰骶椎（L1-S）全节段有限元模型。相比国内经常采用的腰椎单节段模型,具有采集全域性信息的能力,可以在整体腰骶椎的运动变化中,更准确地分析腰椎损伤影响机制,并且,可以较为客观的评价内固定器的手术效果。在模型质量上,网格划分更加细密,节点分布更加均匀,本课题建立的腰骶椎有限元模型包括总节点数为31,431个,总单元数为161,404个。2.镍钛合金价格高昂,制作工艺不够成熟,发展缓慢,加上国内生成记忆合金的医疗器械公司相对较少,因而,要求我们在记忆合金内固定装置的设计尽量完善可行。本课题于实体样本产出前,首先在2D平面设计图基础上进行三维立体绘制,然后直接植入腰椎有限元模型,检测验证固定器的尺寸、结构以及受力特点,避免样本重复返工,为合作的医疗企业减轻不必要的经费开支和工作负担。3.率先在国内运用有限元方法建立了腰骶椎（L1～S）单节段峡部断裂模型,首次建立腰4峡部断裂后两种记忆合金内固定技术的重建模型。利用模型分析重建后各运动节段的即时椎间压力、内固定的应力分布特点和应力峰值。本研究表明：1.双侧峡部断裂后新型记忆合金内固定技术重建的固定节段椎间压力显着下降；2.相比ASMAF技术,NASMAF技术应采用高屈服强度的内固定系统或者术后延长腰围保护时间,以减低其断裂的风险。
二、腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器的有限元分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器的有限元分析（论文提纲范文）
（1）两种内固定方式结合峡部修复治疗腰椎峡部裂的疗效分析（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 引言 |
| 实验资料与方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录一:相关表格 |
| 附录二:综述 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）腰椎峡部裂不同治疗方案有限元分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 附录 中英文对照 |
| 实验技术路线简图 |
| 前言 |
| 1 研究内容 |
| 1.1 影像资料与软件 |
| 1.1.1 研究对象 |
| 1.1.2 CT图像收集 |
| 1.1.3 硬件配置 |
| 1.1.4 有限元建模系统软件 |
| 1.1.5 有限元力学加载分析软件 |
| 1.1.6 统计学分析软件 |
| 1.2 实验方法 |
| 1.2.1 CT图像获取 |
| 1.2.2 腰椎模型建立 |
| 1.2.3 模型有效性验证 |
| 1.2.4 有限元模型的边界设定条件、负荷加载方法 |
| 1.3 实验分组及数据的采集 |
| 1.4 统计学方法 |
| 2 研究结果 |
| 2.1 三种治疗方式在同种运动状态下邻近节段椎间盘(L3/4)应力云图 |
| 2.1.1 垂直状态椎间盘应力云图 |
| 2.1.2 前屈状态椎间盘应力云图 |
| 2.1.3 后伸状态椎间盘应力云图 |
| 2.1.4 侧屈状态椎间盘应力云图 |
| 2.1.5 旋转状态椎间盘应力云图 |
| 2.2 三种治疗方式在同种运动状态下峡部位移云图 |
| 2.2.1 垂直状态峡部位移云图 |
| 2.2.2 前屈状态峡部位移云图 |
| 2.2.3 后伸状态峡部位移云图 |
| 2.2.4 侧屈状态峡部位移云图 |
| 2.2.5 旋转状态峡部位移云图 |
| 2.3 三种治疗方式在同种运动状态下腰椎整体位移云图 |
| 2.3.1 垂直状态下腰椎整体位移云图 |
| 2.3.2 前屈状态下腰椎整体位移云图 |
| 2.3.3 后伸状态下腰椎整体位移云图 |
| 2.3.4 侧屈状态腰椎整体位移云图 |
| 2.3.5 旋转状态下腰椎整体位移云图 |
| 2.4 二种手术治疗方式在同种运动状态下内固定的应力云图 |
| 2.4.1 垂直状态内固定应力云图 |
| 2.4.2 前屈状态内固定应力云图 |
| 2.4.3 后伸状态内固定应力云图 |
| 2.4.4 侧屈状态内固定应力云图 |
| 2.4.5 旋转状态内固定应力云图 |
| 3 讨论 |
| 4 结论 |
| 5 实验不足 |
| 参考文献 |
| 文献综述 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）机翼型Ni-Ti合金固定峡部裂对椎间盘的影响（论文提纲范文）
| 1 材料与方法 |
| 1.1 建模平台 |
| 1.2 内固定器几何实体模型的建立 |
| 1.3 腰4双侧峡部断裂模型的建立 |
| 1.4 腰椎峡部裂后Ni-Ti固定技术重建模型 |
| 1.5 三维有限元模型的加载计算 |
| 2 结果 |
| 3 讨论 |
| 3.1 实验结果的分析 |
| 3.2 本研究的临床意义 |
| 3.3 国内外非融合技术的应用 |
| 3.4 本研究的不足和展望 |
（4）有限元建模在腰椎峡部裂中的应用前景及价值（论文提纲范文）
| 文章快速阅读: |
| 文题释义: |
| 0引言Introduction |
| 1 资料和方法Data and methods |
| 1.1 资料来源 |
| 1.2 纳入标准 |
| 1.3 排除标准 |
| 1.4 数据的提取 |
| 2 结果Results |
| 2.1 有限元模型在研究脊柱疾病的发展过程 |
| 2.2腰椎峡部裂有限元模型的建立及其验证 |
| 2.2.1 腰椎峡部裂有限元模型的建立 |
| 2.2.2 模型有效性验证 |
| 2.3腰椎峡部裂有限元模型的研究热点 |
| 2.3.1 腰椎峡部裂病理模型的研究 |
| 2.3.2 腰椎峡部裂手术以及内固定器械力学分析 |
| 3 小结与展望Conclusions and prospects |
（5）腰椎峡部裂的治疗进展（论文提纲范文）
| 0引言Introduction |
| 1 资料和方法Data and methods |
| 1.1 资料来源 |
| 1.2 检索方法 |
| 2 结果Results |
| 2.1 峡部裂的诊断 |
| 2.2 峡部裂的治疗 |
| 2.2.1 保守治疗 |
| 2.2.2 手术治疗 |
| 3 总结Conclusion |
（6）单节段张力加压复位内固定系统治疗单纯性腰椎峡部裂（论文提纲范文）
| 1 资料与方法 |
| 1.1 一般资料 |
| 1.2 器械设计 |
| 1.3 治疗方法 |
| 2 结果 |
| 3 讨论 |
| 3.1 腰椎峡部裂的治疗方法 |
| 3.2 单节段张力加压复位内固定 |
| 3.2.1 适应证和禁忌证 |
| 3.2.2 优点 |
| 3.2.3 注意事项 |
（7）腰椎峡部裂机翼型记忆合金固定装置的有限元分析（论文提纲范文）
| 1 材料与方法 |
| 1.1 建模环境 |
| 1.2 机翼型记忆合金固定装置建模 |
| 1.3 采集原始影像数据 |
| 1.4 建立正常腰骶椎有限元模型 |
| 1.5 模型验证 |
| 1.6 腰椎峡部裂和弹性固定模型 |
| 1.7 加载与计算 |
| 2 结果 |
| 2.1 正常腰骶椎有限元模型验证 |
| 2.2 弹性固定装置的应力分布 |
| 3 讨论 |
| 3.1 有限元建模方法的应用 |
| 3.2 记忆合金的优良特性及其在医疗领域的应用进展 |
| 3.3 自主研制记忆合金的结构、应变特点 |
| 3.4 本文的不足和展望 |
（8）腰椎峡部裂的诊断和治疗进展（论文提纲范文）
| 1 诊断 |
| 1.1 临床表现 |
| 1.2 辅助检查 |
| 1.2.1 DR平片检查 |
| 1.2.2 CT检查 |
| 1.2.3 其他检查 |
| 2 手术治疗 |
| 2.1 刚性固定法 |
| 2.1.1 Buck峡部螺钉固定法 |
| 2.1.2 Scott横突棘突间钢丝捆绑法 |
| 2.1.3 Hefti钩螺钉固定法 |
| 2.2 弹性固定 |
| 2.2.1 双侧分离型节段内固定器固定法 |
| 2.2.2 整体双翼状形态记忆合金节段内固定器固定法 |
| 3 展望 |
（9）腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 前言 |
| 参考文献 |
| 本课题研究的目的及意义 |
| 第一部分 腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器研制的解剖学基础 |
| 1.1 材料与方法 |
| 1.2 结果 |
| 1.3 讨论 |
| 1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第二部分 腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器的设计 |
| 2.1 材料 |
| 2.2 机翼型记忆合金节段内固定器的设计 |
| 2.3 机翼型记忆合金节段内固定器设计的目的及原理 |
| 2.4 机翼型节段内固定器的安装固定方法 |
| 2.5 讨论 |
| 参考文献 |
| 第三部分 腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器固定后的三维运动评价 |
| 3.1 材料和方法 |
| 3.2 结果 |
| 3.3 讨论 |
| 3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 全文结论 |
| 本实验的不足之处及展望 |
| 中英文缩略词表 |
| 综述 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（10）新型机翼状记忆合金装置治疗腰椎峡部裂的有限元分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 前言 |
| 参考文献 |
| 第一章 正常人体腰骶椎三维有限元模型的建立及有效性验证 |
| 引言 |
| 1.1 材料与方法 |
| 1.2 结果 |
| 1.3 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 第二章 腰椎峡部裂后路记忆合金内固定技术的有限元比较 |
| 引言 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.2 结果 |
| 2.3 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 全文小结 |
| 中英文名词缩略词对照表 |
| 攻读学位期间成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
四、腰椎峡部裂记忆合金节段内固定器的有限元分析（论文参考文献）
- [1]两种内固定方式结合峡部修复治疗腰椎峡部裂的疗效分析[D]. 郭询. 山东大学, 2019(09)
- [2]腰椎峡部裂不同治疗方案有限元分析[D]. 许泽川. 成都医学院, 2019(08)
- [3]机翼型Ni-Ti合金固定峡部裂对椎间盘的影响[J]. 王健,朱立新,杨慧,古钦文,彭道琥,李森. 中国临床解剖学杂志, 2018(06)
- [4]有限元建模在腰椎峡部裂中的应用前景及价值[J]. 许泽川,魏兵,杨红胜,曹宗锐,严小虎,李育刚,常山. 中国组织工程研究, 2018(11)
- [5]腰椎峡部裂的治疗进展[J]. 王正,孙天胜. 中国组织工程研究, 2017(27)
- [6]单节段张力加压复位内固定系统治疗单纯性腰椎峡部裂[J]. 杨双石,尹俊,曹海泉,蒲小兵,荆兴泉,李燕树,刘江鹏,刘梓阳. 中国骨科临床与基础研究杂志, 2012(03)
- [7]腰椎峡部裂机翼型记忆合金固定装置的有限元分析[J]. 朱立新,王健,曹延林,樊望驹,于郭吉,张西兵,叶文明. 中国临床解剖学杂志, 2012(03)
- [8]腰椎峡部裂的诊断和治疗进展[J]. 张西兵,曹延林,舒小秋,朱立新. 中国矫形外科杂志, 2012(09)
- [9]腰椎峡部裂机翼型记忆合金节段内固定器的研制[D]. 张西兵. 南方医科大学, 2012(04)
- [10]新型机翼状记忆合金装置治疗腰椎峡部裂的有限元分析[D]. 王健. 南方医科大学, 2012(04)