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人体胸腰椎和椎间盘的应力松弛和蠕变性试验
目的 观察年轻的新鲜尸体的胸腰椎标本的粘弹性,为临床和模型研究提供生物力学参数.方法 选择22～31岁的新鲜男性尸体,并在死亡1h内从尸体上分离出15例脊柱功能单元.采用WE-10A型万能材料测试仪进行蠕变性和松弛性试验.结果 通过胸腰椎的椎体和椎间盘的生物力学模型,推导出相应的蠕变和应力松弛方程,并对测量的和模拟有曲线进行比较.分别在前5 min和前10 min内,椎体和椎间盘的蠕变变形发生显著的变化.在应力松弛过程中,在前2 min内应力急剧降低,然后趋于平衡.结论 在开始阶段,蠕变率变化是显著的,然后逐渐下降.这表明局部脊椎内部的压力差是降低的,直到达到平衡状态.由公式得到的模拟曲线与试验中得到的曲线在很大程度上是吻合的,这表明方程是合理可靠的.
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骨移植与骨水泥增强对治疗骨质疏松椎体的生物力学相容性的有限元评估
目的 研究松质骨粒移植增强和骨水泥增强对椎体治疗节段和相邻非治疗节段的生物力学相容性影响,探讨椎体重建前后的荷载传导机制.方法 选取正常男性青壮年脊柱L1～L2节段标本进行薄层CT扫描,构建正常的和骨折复位后疏松的功能脊柱单元三维有限元模型,模拟经皮穿刺椎体后凸成形术(PKP)在L2椎体中心注入骨水泥,模拟经皮骨移植(Optimesh)在L2椎体中心置入松质骨粒,按照脊柱三柱理论施加轴向压缩、前屈和后伸荷载进行有限元分析.结果 与骨质疏松模型相比,松质骨粒移植增强或骨水泥增强后相邻节段椎体应力应变的变化甚微;治疗节段增强区域的应力应变明显改变.另外,骨质疏松、松质骨粒移植增强、骨水泥增强对脊柱三柱轴向压缩位移和椎间盘平均内压没有影响.结论 松质骨粒移植增强和骨水泥增强均能恢复骨折椎体的总体刚度和强度,有利于椎体功能重建;但从椎体与增强材料间的力学相容性和生物相容性的观点看,松质骨粒移植增强优于骨水泥增强.
