成人颈椎关节突区域微结构与微有限元力学研究

• 作者: 冯会梅 张少杰 李志军 李筱贺 王星 马渊
• 来源期刊: 局解手术学杂志
• 学科: 医学
• 关键词: 颈椎 关节突 微结构 微有限元力学 Micro-CT
• 年，卷（期）: 2019,（7）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 511-515
• 页数: 5页
• 分类号: R323.1
• 字数: 4815字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11659/jjssx.03E019133

摘要

目的 分析成人颈椎关节突不同区域、C2～C7椎序间、左右侧别微结构的变化规律及其与关节突微有限元力学反应之间的关系,预测及评价由关节突微观形态及力学载荷的改变导致颈椎失稳、骨质疏松、关节突骨折等引起关节突损伤等颈椎疾患的风险.方法 取由内蒙古医科大学解剖学教研室提供的36个成人新鲜颈椎上、下关节突,行Micro-CT扫描,手动勾选上、下关节突2个感兴趣区域(VOI),并计算关节突微结构参数;用环钻从关节突取体积为8 mm×8 mm×8 mm的立方体进行微有限元力学分析,对比分析关节突微结构与力学参数之间的关系.结果 主效应分析上、下关节突区域间BV/TV、BS/BV、Tb.Sp参数之间差异有统计学意义(P<0.05);关节突左、右侧别间,仅Tb.Th参数值差异有统计学意义(P<0.05);不同椎序间关节突BV/TV、Tb.N、BS/BV、Tb.Th、Tb.Sp、Tb.Pf参数值差异均有统计学意义(P<0.05);交互效应仅在不同椎序间与上、下关节突区域间交互效应Tb.N参数值差异有统计学意义(P<0.05).微有限元力学表现为关节突骨小梁微有限元模型所受的六个方向的应力分量为σx、σy、σz、σxy、σxz、σyz,分别对应的应力值为S11、S22、S33、S12、S13、S23,其中S33即在σz轴向应力值最大,符合关节突加载载荷的方向(沿Z轴方向加载),S12即σxy二维平面所受应力最小,表明颈椎在运动时关节突所受切应力小于主应力.结论 C3关节突BV/TV、Tb.N参数值最大,BV/TV、Tb.Th与关节突应力呈正相关,与骨折程度、受力集中程度、内部剪切力呈负相关,因此,C3关节突载荷能力较好,发生骨折等损伤风险相对较小.C2关节突BS/BV、Tb.Sp、Tb.Pf参数值最大,Tb.Pf、Tb.Sp与应力呈负相关,与骨折、骨质疏松、增生、退变等呈正相关,说明C2关节突发生骨折、骨质疏松、增生、退变等颈椎疾病风险较其他关节突大.关节突骨小梁有限元模型在整个变形过程中塑性应变累计结果为零,即在此载荷条件下未发生塑性变形,没有发生屈服,说明在成人正常生理载荷条件下关节突骨小梁有限元模型未发生骨折.