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横韧带损伤的上颈椎不稳定三维有限元模型的建立研究

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153O 重庆医学2017年4月第46卷第11期 Multiple Parameters Obtained Oil 3T Pulsed Arterial Spin—Labeling,Diffusion Tensor Imaging,and MRS and the Ki一67 Labeling Index in Evaluating Glioma Grading 应用价值[J].中国临床医学影像杂志,2011,22(2):77 82. [J].Am J Neuroradiol,2014,35(11):2091-2098. [19]贺丹,杨丽,朱青峰,等.1H MRS在颅内胶质瘤分级中的 ・(收稿日期:2016-10—22修回日期:2017-01-25) 经验交流・doi:10.3969/j.issn.1671—8348.2017.11.030 横韧带损伤的上颈椎不稳定三维有限元模型的建立研究 余 洋 ,蔡贤华 ,张关超。 (1.成都中医药大学附属医院骨科,成都610075;2.广州军区武汉总医院骨科,武汉430070; 3.南方医科大学广东省生物力学重点实验室,广州5105l5) [摘要] 目的 建立高仿真度的横韧带损伤的上颈椎(c ~c )不稳定三维有限元模型。方法 选取健康成年男性志愿者1 名,对上颈椎进行薄层CT检查,图片采用Dicom形式存储。将图片文件导入Mimicsl0.0三维重建软件,勾选出上颈椎的骨结构 外形,以此重建三维几何。使用Freefrom 5.0结构优化软件对几何模型进行处理后录入AnsyslO.0有限元软件,重建出上颈椎 (C1~cz)的骨性有限元模型。根据相关数据资料构建各韧带结构。在建立完善的正常模型上通过删除寰椎横韧带的单元结构 模拟相应损伤,以此建立横韧带损伤的上颈椎不稳定三维有限元模型,并对模型进行网格划分。结果颈椎(C ~Cz)不稳定三维有限元模型具有较高的真实性,可以用于相关试验研究。 [关键词] 寰椎横韧带;上颈椎;不稳定模型;有限元 [中图分类号]R68 [文献标识码]B [文章编号]1671—8348(2017)ll一1530—03 上述结构优化的三维几何模型导人Ansysl0.0软件,对其进 行划分网格,生成骨性三维有限元模型(图2)。 1.3.2韧带结构的添加在上颈椎(C ~Cz)骨性有限元模 建立了具有高仿真度的横 韧带损伤的上颈椎(C ~cz)不稳定三维有限元模型,整个模型共有58 360个节点和31 020单元。结论 建立的横韧带损伤的上 寰枢椎解剖位置深在.毗邻的解剖关系复杂且具有极其重 要的生理功能。因寰枢关节囊松弛、活动度大,且在头颈椎屈 曲暴力的作用下向前移动的横韧带易受到齿状突的切割而发 生断裂造成寰枢关节不稳。各种原因所致的寰枢椎不稳可使 型的基础上采用手工加载的方式添加软组织结构,选用四面体 患者处于高危状态,重者可能危及生命或致四肢瘫痪,常常需 行手术治疗 ]。对于上颈椎(C ~C )不稳的治疗,一直是脊 八节点单元对寰椎横韧带及c ~C 的关节囊韧带进行模拟, 采用缆式两节点单元模拟其余的韧带结构(图3),并对相关韧 带的材料性质进行相关参数的赋值 ],见表1。模型中关节软 骨的厚度均定义为0.5 mm,关节面的摩擦参数均定义为 0.1嘲。 柱外科面临的一大难题[3]。本文旨在建立高仿真度的横韧带 损伤的上颈椎不稳定三维有限元模型的,为该区域固定方式的 选择和固定器械力学性能的研究提供坚实的基础。 1资料与方法 1.3.3正常上颈椎(C ~C )三维有限元模型的有效性验证 选取志愿者1名,健康男性,26岁, 约束枢椎下缘所有节点在各个方向上的位移均为0,在模型 表面选取两个前屈和后伸的加载点及两个旋转加载点,以4O 1.1 CT数据资料来源体质量64 kg,身高174 cm,无外伤、手术史,行张口位及颈椎 正侧位、过伸过屈位x射线检查,排除畸形及病变。 1.2相关设备及软件GEl6排螺旋CT由广州军区武汉总 医院提供,计算机相关设备由南方医科大学生物力学重点实验 室提供。Mimics 10.0三维重建软件、Freeform 5.0结构优化 软件、Ansys 10.0三维有限元软件均由南方医科大学解剖教 研室提供。 N的压力模拟头部重力,在相应加载点上施加与Panjabi等 ] 生物力学测试相同的载荷即1.5 Nm的力矩,收集前屈、后伸、 侧屈、旋转状态下脊柱节段的三维运动范围并与上述生物力学 测试进行对比。通过对相应的韧带结构进行调整,使其前屈、 后伸、侧弯、旋转的活动度均分布于Panjabi等 6 所进行的体外 尸体标本试验结果的范围之内(表2),以此验证上颈椎(C ~ C )三维有限元模型的有效性。 1.3方法 1.3.1上颈椎(C ~C )骨性三维有限元模型的建立 使用 GE螺旋CT扫描上颈椎(C ~C。),采用Dicom格式保存扫描 数据。将Dieom文件录入Mimics软件,选择合适的阂值,选 取寰枢椎骨性区域后通过3一D口令重建出几何模型。将初期 的几何模型导入Freeform plus5.0结构优化软件,进行去躁、 1.3.4不稳定上颈椎(c ~Cz)有限元模型的构建及相关有 效性验证 在上述正常上颈椎(C ~C。)有限元模型的基础上 通过删减横韧带的结构,以此模拟横韧带的损伤。再次在1.5 Nm的力矩下测量损伤模型的运动范围,对比发现此时模型的 运动范围较正常模型明显增大,以此建立上颈椎(C ~c )不 稳定的三维有限元模型。 平滑等结构处理,最终生成光滑、流畅的三维几何模型(图1)。 * 基金项目:全军医学科学研究“十一五”计划攻关课题(08G031)。 工作。 通信作者,E—mail:451996347@qq.corn。 作者简介:余洋(1985一),主治医师,主要从事脊柱外科、关节外科 重庆医学2O1 7年4月第46卷第1 1期 表2 模型验证结果 l531 2 结 果 图l 上颈椎((、,~C!)三维几何模型 2.1 上颈椎(C ~(、 )有限元模 的建立 建立了健康成年 人上颈椎(C ~C )三维有限元模型。模型包含两种单元类型 (即两节点缆索式单元和退变solid单元).共包括62 360个卡H 关节点和33 620个结构单元。 2.2上颈椎(C,~C )不稳定有限元模型的建立 在上颈椎 (c,~c )正常有限元模型的基础上对横韧带结构进行删减。 模拟横韧带的损伤.成功建立上颈椎(C。~C:)横韧带损伤的 小稳定的三维有限元模型。整个模l型包含两种单元类型(即两 节点缆索式单元和退变solid单元).共包括58 360个相关 点和3l 020个结构单元。 3讨 论 3.1 运用三维有限元法进行力学分析的特点 二三维有限元分 图2 上颈椎((、 ~ !)骨性有限元模型 析法是一种在材料学工程学中常用的计算方法,把一个庞大复 杂的整体分离为有限个结构单元,这些结构单元在相邻的点、 线、面上存在接触,并通过这些相邻的点、线、面传递位移和力。 有研究” J成功构建r颅颈交界区域的三维有限元模型,并将 此模型 于研究该区域的活动情况、力学特征及内固定器械的 力学效能。 目前,在脊柱外科对于力学性能的研究主要有尸体标本试 验和三维有7限元分析法。对于内嘲定装置的疲劳情况及压 力、应变情况的分析主要采用尸体标本试验。有限元方法利用 计算机模拟将一个整体的脊柱结构分离为有限个单元并对其 进行应力、应变分析.计算结果不受其他因素的影响.叮探究其 脊柱结构表面或内部任何一个部位的情况,其试验准确性高并 可反复模拟_! 】。但因人体结构本身的复杂性.有限元法同样具 图3 添加韧带结构的上颈椎((、 ~ )有限元模型 表1 模型结构的材料学赋值 有一些弊端:因建立模型时需要对较为复杂的解剖结构进行必 要的简化处理,所以运算结果也就难免和真实情况存在一些差 异;L太]此, 述两种研究方法在实际啦用当中可起到相互补允 的作用.从而为相关研究提供更高的准确性和更多的便利。 3.2上颈椎(C。~C!)横韧带损伤的不稳定三维有限元模趔 建立的特点及意义 上颈椎(C.~【、!)不稳的原凶主要有4 种:炎症、创伤、畸形(先天或后天)干¨肿瘤。上颈椎不稳可分为 软组织结构和骨性结构的小稳定两大类。软组织结构的不稳 主要是由于寰枢椎之『日J的韧带发生损伤,从而引起前后或旋转 的不稳定.其中以横韧带的损伤在临床最为常见.冈为横韧带 在维持寰枢椎的稳定性方面起着极为重要的作用。骨性结构 小稳主要是指齿状突等维持上颈椎稳定的重要骨性结构遭受 破坏从而出现上颈椎的/f 稳定。目前力学实验中上颁椎不稳 定模型的建立包括以下儿种方式:(1)切除齿状突周围韧带组 织_l” ;(2)通过建立齿状突骨折模型来模拟相应损伤【 ;(3)切 除齿状突及周围的韧带结构…一。 寰椎横韧带对于维持上颈椎的稳定性具有极其莺要的作 1532 重庆医学2017年4月第46卷第11期 lantoaxial instability ̄J].J Neurosurg,2004,100(3 Sup— p1):277—283. Ng HW,Teo EC.Nonlinear finite-element analysis of the 用。虽然本研究中大部分韧带都采用的是缆式两节点单元模 拟,但横韧带由于弹性纤维少,强度大、弹性较差且韧带两端均 附着在椎体内部,因此对于横韧带的计算模拟赋值采用的是 solid实体单元。本研究参照国人的解剖参数,采用手工重建的 方式建立横韧带,弹性模量设定为20 Mpa,泊松设定比为0.3。 本研究利用Mimics10.0、Freeform5.0及Ansysl0.0软件 lower cervical spine(C4一C6)under axial loading[J].J Spinal Disord,2001,14(3):201—210. Waiters BC,Hadley MN,Hurlbert RJ,et a1.Guidelines for the management of acute cervical spine and spinal 建立了骨性的上颈椎有限元模型,在此基础上建立了部分软组 织结构(韧带、关节囊、关节软骨、椎间盘)。通过与相关文献研 究结果对比,在前屈、后伸、侧屈、旋转4个方向上的活动范围 和韧带结构的调整建立了正常上颈椎(C ~C )的有限元模 cord in juries:2013 update[J].Neurosurgery,2013,6O (Supp1 1):82—91. Panjabi MM.Cervical spine models for biomechanicalre— 型。破坏正常上颈椎(c ~c )有限元模型的横韧带以模拟上 颈椎的相应损伤,此时模型在前屈、后伸、侧屈、旋转4个方向 上c ~c 脊柱单元的活动度分别为:14.2。、12.7。、6.2。、 45.1。,分别较正常模型增加21.4 、33.7 、51.2 、16.5 。 search[J].Spine,1998,24:2684—2700. Puttlitz CM,Goel VK,Traynelis VC,et a1.A finite ele— ment investigation of upper cervical instrumentation[J]. Spine,2001,26(22):2449—2455. Puttlitz CM,GoeI VK,Clark CR,et a1.BiomechanicaI rati— onale for the pathology of rheumatoid arthritis in the 综上,本研究所建立的横韧带损伤的上颈椎(c ~Cz)不 稳有限元模型几何形态仿真度高,网格结构划分精确,相应节 点及结构单元数目众多,保证了计算机运算时的精确性,为下 一craniovertebral junction[J].Spine,2000,25(13):1607— 1616. 步的相关临床研究奠定了基础。  ] ] ] ] ] BroIin K,Halldin P.Development of a finite element mod— 参考文献 ]e1 of the upper cerviea1 spine and a parameter study of lig— Eli Dean Q,Jie S,Jie W,et a1.Minimally invasive technique of triple anterior screw fixation for aD_acute combination at— ament characte“stics[J].Spine,2004,29(4):376—385. ElO]Ryken TC,Hadley MN,Aarabi B,et a1.Management of acute combination fractures of the atlas and axis in adults las—axis fracture:case report and literature review[J].Spi— nal Cord,2010,48(2):174—177. EJ].Neurosurgery,2013,72(Suppl 2):151—158. [¨]Zhang H,Bai J.Development and validation of a finite ele— ment model of the occipito—atlantoaxia1 complex under [2]Liu C,Kuang L,Wang L,et a1.Management of combina— tion fractures of the atlas and axis:a report of four cases and literature review ̄J].Int J Clin Exp Med,2014,7(8): 2O74—2080. physiologic loadsEJ].Spine(Phila Pa 1976),2007,32(9): 968—974. F-3]Kim SM,Lim TJ,Paterno J,et a1.Biomechanical compari— son of anterior and posterior stabilization methods in at一 ・(收稿日期:2016—11—28修回日期:2017—01—25) 经验交流・doi:10.3969/j.issn.1671—8348.2017.11.031 贝伐单抗联合化疗对铂敏感型复发性卵巢癌的近期疗效及安全性研究 马丽芳,周 琦,李 蓉△ (重庆市肿瘤研究所妇瘤科400030) [摘要] 目的 观察贝伐单抗(BEV)联合紫杉醇及铂类药物化疗对铂敏感型复发性卵巢癌的临床疗效和安全性。方法 5O 例确诊为铂敏感型复发性卵巢癌的患者,分为观察组与对照组 观察组采用BEV联合紫杉醇+卡铂/顺铂方案化疗者2O例,对 照组采用紫杉醇+卡铂/顺铂方案化疗者3O例。化疗前均常规使用地塞米松及5一羟色胺3(5-HT3)拮抗剂,予以抗过敏及止吐。 采用实体瘤疗效评价标准(RECIST)1.0版和糖类抗原125(CA125)、人附睾上皮分泌蛋白4(HE4)两个指标综合评价疗效,按照 美国国家癌症研究院(NCI)的常见毒性标准3.0版对BEV联合紫杉醇及铂类药物化疗的不良反应进行分级。结果 观察组近 期有效率为60.0 明显高于对照组26.7 ,差异有统计学意义(P<O.05)。两组患者不良反应均表现为骨髓抑制、消化道症状、 周围神经毒性、脱发及肝肾毒性等,差异无统计学意义(P>O.05)。但观察组1例发生腹痛,2例发生腹泻;对照组患者无明显腹 痛、腹泻症状。结论治疗方法。 BEV联合紫杉醇及铂类药物化疗对铂敏感型复发性卵巢癌的疗效肯定,耐受性较好,是值得推荐的可行的 [关键词] 贝伐单抗;联合化疗;复发性卵巢癌;铂敏感型 [中图分类号]R737.31 [文献标识码]B [文章编号]1671—8348(2017)11-1532—04 新数据统计,全球卵巢癌的发病率位居妇科恶性肿瘤的第二 卵巢癌是妇科常见的恶性肿瘤之一,据2014年WHO最 * 基金项目:重庆市卫生和计划生育委员会基金资助项目(2014—2094)。 外科的研究。 通信作者,E mail:lsl4b@163.corn 作者简介:马丽芳(1981一),主治医师,硕士,主要从事妇科肿瘤 

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