基于CT影像的骨質(zhì)疏松性胸腰椎壓縮骨折PKP術(shù)后三維有限元力學(xué)模型的建立與驗(yàn)證

權(quán)禎，張曉剛，，秦大平，，宋敏，，張華，張宏偉，趙希云，王志鵬，馬濤，陳缽

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)臨床學(xué)院，甘肅蘭州730000；2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院脊柱外科，甘肅蘭州730020

前言

骨質(zhì)疏松性胸腰椎壓縮骨折（Osteoporotic Thoracolumbar Compression Fracture,OVCF）是在骨質(zhì)疏松的前提下，暴力釋放后胸腰椎局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致椎體發(fā)生骨質(zhì)疏松性骨折，輕者椎體塌陷，高度丟失，脊柱后凸畸形，重者椎體爆裂骨折，壓迫脊髓神經(jīng)，甚至截癱［1］。胸腰段在整個(gè)脊柱解剖結(jié)構(gòu)中特殊，處于活動(dòng)度較小的胸椎和活動(dòng)范圍較大的腰椎的應(yīng)力移行區(qū)域，不同模載下的生物力學(xué)環(huán)境復(fù)雜，在脊柱損傷中發(fā)生率高。胸腰椎骨折發(fā)生生物力學(xué)機(jī)制核心為“力學(xué)失衡”，應(yīng)用有限元生物力學(xué)途徑研究壓縮骨折發(fā)生的力學(xué)機(jī)制及特點(diǎn)，完善骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折的防治策略至關(guān)重要，有限元分析作為生物力學(xué)研究的一種新興方法，在脊柱骨折生物力學(xué)研究中逐漸被重視，本文就圍繞OVCF經(jīng)過(guò)經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)（PKP）治療后三維有限元模型的建立展開(kāi)，為OVCF內(nèi)置物椎體強(qiáng)化治療的生物力學(xué)研究提供模型支撐。

有限元分析在20 世紀(jì)70年代初逐漸被應(yīng)用于骨科生物力學(xué)研究［2］。1974年，Belytschko 等［3］首次應(yīng)用有限元方法進(jìn)行脊柱生物力學(xué)分析，使得有限元分析在脊柱生物力學(xué)研究中得到應(yīng)用與拓展［4］。有限元分析是一種離散化的數(shù)理求解方法，建立高仿真的生物力學(xué)模型，對(duì)模型有限單元、自由度、節(jié)點(diǎn)添加設(shè)定限制，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件輔助模擬人體真實(shí)受力模式［5］。……