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腰椎定点旋转手法操作中拇指推力的有限元分析

中国组织工程研究杂志 79

前言:

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摘要:

文题释义:

腰椎定点旋转手法:属于中医脊柱正骨手法的范畴,其具有悠久的历史和丰富的临床实践经验,该手法可通过纠正小关节紊乱和错位、促进椎间盘位移、松解神经根粘连、恢复病理节段动静态力学平衡,从而缓解腰腿痛症状,是保守治疗腰椎椎间盘突症的重要技术手段,临床运用广泛。

三维有限元:有限元技术是利用数学建模方法,根据模型上已知的节点数目、坐标系和材料特性,从而计算出这个区域的总结,并进行定量分析。在医学研究方面,通过对模型进行网格划分,然后施加不同的载荷、材料属性、边界条件,从而观察局部区域的应力、应变、位移等数值,是中医正骨手法力学研究的重要工具。

背景:腰椎定点旋转手法操作过程中需要医生双手协同操作,进而输出旋扳力和拇指推力,通过对椎间盘产生位移和调节应力分布来治疗腰椎间盘突出,但是对于拇指推力的力学作用及其加载方向对手法效应的生物力学影响目前尚不清楚。

目的:比较拇指不同推力方向下,腰椎定点旋转手法治疗腰椎间盘突出的生物力学差异。

方法:构建L3-5正常三维有限元模型并进行有效性验证,然后参考椎间盘退变Pfirrmann分级,通过修改L4/5椎间隙高度、髓核体积以及纤维环、髓核、韧带材料参数来模拟椎间盘退变,最终构建L4/5椎间盘中度退变伴左旁中央型突出病理模型;然后以病理模型为研究对象,模拟手法向右侧旋扳,以改变拇指推力方向为条件,建立3种操作模式(M1:拇指向左推;M2:拇指向右推;M3:不施加推力),对比3种操作模式下突出物的位移和椎间盘应力,以及小关节软骨的应力、应变。

结果与结论:①L4/5椎间盘突出物最大位移值:M1位移为2.672 3 mm,M2为1.1561 mm,M3为1.826 4 mm,M1>M3>M2;②L4/5椎间盘最大Von Mises应力:M1为1.846 7 MPa,M2为0.419 0 MPa,M3为1.257 9 MPa,M1>M3>M2;③L4/5双侧小关节软骨均产生了不同程度的接触应力变化:M1为0.485 5 MPa,M2为0.026 7 MPa,M3为0.441 4 MPa,M1>M3>M2;右侧软骨接触力:M1为0.000 5 MPa,M2为0.025 9 MPa,M3为0.001 3 MPa,M2>M3>M1,左侧大于右侧,M1数值最高,软骨的应变与接触应力变化现象一致;④提示不同的手法操作模式均会对病变节段椎间盘及附属结构产生一定的生物力学影响;M1操作模式下突出物位移、椎间盘应力以及左侧关节软骨接触的应力、应变最大,能更好地促进椎间盘位移、平衡应力分布及复位小关节紊乱,故操作更优。

(苏少亭)

中国组织工程研究杂志出版内容重点:人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程

关键词: 腰椎定点旋转手法, 拇指推力, 椎间盘退变, 骨错缝, 三维有限元

引用本文:苏少亭, 周红海, 侯召猛, 陆 延, 王 伟, 陈一鑫, 陈龙豪, 田 聪. 腰椎定点旋转手法操作中拇指推力的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(12): 1823-1828.

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标签: #有限元方法的数学基础