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颅脑特殊结构对弥漫性轴索损伤形成的影响
弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury,DAI)是颅脑损伤中一种常见的原发性损伤,以胼胝体、脑干等脑中线部位局灶性病变及脑白质广泛性轴索损伤为特征,患者常伤情重,治疗难,预后差[1].临床及生物力学研究表明,DAI的发生有其独特的致伤机制,即由外力使颅脑产生旋转和(或)直线加速度,脑组织内部发生剪应力作用导致神经轴索和小血管损伤,同时颅脑特殊结构对于应力分布和应变响应也起着重要作用,进而影响DAI病灶的形成和分布.
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注射不同容量骨水泥病椎运动时上下终板应力的变化
目的 应用有限元分析法探讨椎体成形术后,注射不同容量骨水泥的病椎在屈伸运动时上下终板的应力分布变化. 方法 筛选2例L2椎体骨质疏松性骨折患者,分别于病椎双侧注入椎体容量25％、50％骨水泥,提取患者术前、术后CT数据.建立各病椎及相邻椎体术前、术后的有限元模型.观察在垂直、前屈、后伸载荷的情况下L2椎体上下终板的应力变化情况. 结果 骨水泥注射后两组的有限元模型显示病椎上下终板的应力均增加,且注射50％骨水泥组较注射25％骨水泥组应力增加明显,中立位时上下终板的应力主要集中于椎体后部,上终板应力由0.91×106 N· mm增加为0.93×106N·mm,下终板应力由0.98×106N·mm增加为1.03×106 N·mm;前屈位时,上下终板的应力主要集中于椎体前部,上终板应力由4.44×106 N·mm增加为5.55×106 N· mm;后伸位时,上终板应力主要集中于椎体中部,上终板应力由21.95×106 N·mm增加为22.10×106 N·rmm,下终板应力由30.60×106 N·mm增加为30.88×106 N·mm.有限元模型显示,在前屈及后伸运动时,上下终板应力均高于中立位,且前屈时应力较大. 结论 小容量骨水泥注射后上下终板应力分布变化不明显,注射容量达50％时,椎体上下终板应力分布明显改变,且屈曲位时上下终板应力明显增加,提示可能加速了相邻椎间盘的退变和相邻椎体骨折的风险.
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第19届国际交通医学会议简介
2003年9月14～17日,在匈牙利布达佩斯召开了第19届国际交通医学大会,共有17个国家的100余名代表出席了会议.会议报告论文71篇,展出10篇.中国有我们5位代表参加,共报告了4篇论文.我们介绍的中国交通伤院前急救模式、交通伤基础研究、自制闭眼测试器及应变能密度判定应力分布和集中的计算机模拟技术等,均获得好评.会议期间,国际交通医学会执委会选举王正国院士为国际交通医学会副主席,负责西亚地区的学会工作.现将会议论文的主要内容介绍如下.
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钢板固定肱骨干下1/3骨折的治疗进展
肱骨干骨折是指肱骨外科颈下1～2 cm至肱骨髁上2 cm段内的骨折,约占全身骨折总数的1.31%[1].临床上肱骨干下1/3骨折较少见,常由间接暴力引起,如摔倒时肘部或手掌着地、两人之间强力掰手腕等,甚至猛烈的肌肉收缩也可造成此处骨折.骨折类型多为斜形或螺旋形,骨折线常累及干骺端,且易伴发桡神经损伤.保守治疗复位差、失败率较高且无法早期活动,而手术治疗可获得良好的对位对线,恢复时间短[2].肱骨下段特殊的解剖结构及复杂的应力分布使得行内固定比较困难.目前临床手术方法较多,主要有钢板、髓内钉固定,其中钢板固定手术入路又包括前方入路、后方入路、前外侧入路及联合入路等,髓内钉固定分顺行和逆行两种方式;外固定架多用于开放性、粉碎性肱骨干骨折.多数作者[3,4]认为钢板螺钉固定是治疗肱骨干骨折的金标准.本文仅对解剖基础、钢板固定的手术方法争议及相关生物力学等作一综述,供临床医生参考.
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数字化建模对老年骨质疏松椎体压缩性骨折PVP的应用研究
目的 应用有限元数字化建模分析法探讨经皮穿刺椎体成型术治疗老年骨质疏松椎体压缩性骨折时病椎注射骨水泥后应力分布的变化.方法 筛选老年骨质疏松L2椎体压缩性骨折患者7名,病椎双侧分别注射6 mL的骨水泥,分析手术前后CT.利用有限元分析方法,建立L2病椎及相邻椎体手术前后的有限元模型.结果 骨水泥注射后上下终板的应力均增加,应力主要分布区域为椎体中部,随着骨水泥容量增加,L2上终板、下终板应力分布术后较术前集中,但应力值无明显增加(P＞0.05).结论 有限元数字化建模可以有效分析老年骨质疏松椎体压缩性骨折PVP生物力学的改变,注入较小剂量骨水泥不足以引起由于应力集中而造成相邻椎体骨折,较小剂量的骨水泥注入是安全有效的.
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破坏载荷下椎间盘对胸腰段脊柱应力分布影响的研究
目的对比正常与退变椎间盘在破坏载荷下对胸腰段脊柱应力分布的影响,探讨其生物力学背景及临床意义,为临床诊断及治疗提供理论依据.方法用三维有限元法建立正常及退变椎间盘的胸腰段脊柱活动节段的力学模型,并对其在垂直压缩、屈曲压缩、屈曲分离三种外加载荷下的应力分布进行对比分析.结果垂直压缩及屈曲压缩载荷下,正常的椎间盘的胸腰段脊柱活动节段显示椎体上、下终板的中央及松质骨邻近终板的中央部位应力值高,椎间盘纤维环的后外侧应力集中;退变椎间盘的胸腰段脊柱显示椎体松质骨的应力分布相对平均,邻近终板的中央部分应力水平减低,周边部分水平相应上升,椎间盘纤维环的后侧应力集中;屈曲分离载荷下,退变椎间盘的胸腰段脊柱与正常相比,椎体皮质骨、松质骨、终板及纤维环应力水平有所降低,后部结构的应力水平相应上升.结论正常与退变椎间盘对破坏载荷下胸腰段脊柱应力分布的影响明显不同,椎间盘退变后载荷的传递方式发生了改变.
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不同年龄下颌骨应力分布与骨折发病率的关系
目的 分析不同年龄的下颌骨正中受力时,下颌骨三维有限元分布的差异.方法 选用儿童、中年和老年的下颌骨,采用螺旋CT扫描,MIMICS软件建模,HYPEREMIC软件划分单元,ANISES进行三维有限元应力分布分析.结果 三种年龄下颌骨大的平均综合应力均出现在下颌角;中年的下颌颈有应力的分布,但老年和儿童的下颌颈几乎没有应力的分布.结论 下颌骨应力的分布与骨折的发病率相关,不同年龄下颌骨应力的分布与骨折的高发年龄相关.
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跟骨骨折固定方式与螺钉应力分布特点
目的 通过有限元模型,分析跟骨骨折不同部位固定螺钉所承受的应力,对不同内固定方式进行生物力学探讨.方法 根据Mimics 10.1中重建符合Dicom 3.0标准的跟骨CT图像,结合有限元软件ANSYS 10.0生成终的三维有限元模型.建立SOLIDWORKS模型,设计生成1枚接骨板,6枚接骨板冠状面固定螺钉及2枚跟骨矢状面固定螺钉.自足跟及跟腱附着点处分别垂直向上对模型施加320N和160N载荷,观察不同部位固定螺钉的Vonmises应力分布.结果 6枚接骨板冠状面固定螺钉中,距下关节面上部的螺钉在骨皮质处承受的载荷大,其他螺钉所受应力依次递减,跟骨前下端近跟骰关节处承受的载荷小.2枚跟骨矢状面固定螺钉中,跟骨内1/3处固定螺钉所承受的应力达跟骨外1/3处螺钉的2倍以上.接骨板螺钉与矢状面固定螺钉在距下关节的应力分布明显不同,接骨板螺钉所承受的应力达矢状面螺钉6倍以上,具有对距下关节上部更强的支撑作用.结论 钢板冠状面螺钉固定跟骨较矢状面螺钉对距下关节面有更强的支持作用,矢状面螺钉固定时内侧螺钉承载的应力较大.
