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目的利用三维有限元分析法观察脊柱手法床模拟南少林倒盖金被法在不同顶推高度时对L4-5退变椎间盘的生物力学影响,为临床针对腰椎间盘退变运用脊柱手法床模拟南少林倒盖金被法提供一定的客观生物力学理论依据。方法1.顶推高度参数的选取:利用DR摄片机分别拍摄倒盖金被手法同时顶推L4和L5棘突作用前后的腰椎侧切片,测量得出L4和L5都发生了约10cm位移变化,故选取顶推高度为0~10cm。2.腰椎CT图像和MRI图像的获取:选择1名符合纳入标准的健康志愿者,通过德国西门子公司生产的16排螺旋CT机对志愿者T12-S1节段进行CT扫描以获取全腰椎CT图像;再通过德国西门子公司生产的3.0T MRI机对志愿者全腰椎节段进行MRI扫描以获取全腰椎MRI图像。3.正常腰椎模型的构建:基于志愿者腰椎CT图像和MRI图像,通过Mimics 16.0、Geomagic Studio 2014、Hypermesh 13.0、MSC.Patran 2012等软件建立正常全腰椎三维有限元模型。4.腰椎模型有效性的验证:选择全腰椎模型L1椎体上表面,对其施加400N大小的垂直载荷,设置扭矩为10N.m,以模拟腰椎前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转等几种工况,并对这几种工况下的腰椎活动度进行测量,然后将测量出的数据与前人发表的文献实验结果进行对比分析,对建立的腰椎有限元模型进行准确性和有效性验证。5.L4-5退变椎间盘模型的构建:根据前人关于椎间盘退变的研究,基于建立的正常全腰椎模型,对L4-5椎间盘的椎间盘高度值和髓核面积大小进行调整,分别得到L4-5椎间盘轻度、中度、重度退变的全腰椎模型。6.L4-5椎间盘生物力学分析:根据脊柱手法床模拟南少林倒盖金被手法的操作特点,对建立好的正常全腰椎模型和L4-5椎间盘轻度、中度、重度退变腰椎三维有限元模型,选择L4、L5棘突为作用点,在腰椎模型上垂直于L4、L5棘突同时施加大小为100N的载荷,以模拟脊柱手法床11种顶推高度(0cm、1cm、2cm、3cm…10cm),并利用MSC.Nastran 2012软件计算不同顶推高度下L4-5椎间盘应力大小和分布及对应生物力学条件下L4-5椎间孔大小。结果本课题利用有限元分析技术根据正常腰椎CT和MRI图像建立正常全腰椎模型和L4-5椎间盘轻度、中度、重度退变腰椎模型并计算分析了在不同顶推高度下L4-5椎间盘的应力峰值大小和分布及对应生物力学条件下L4-5椎间孔大小变化,结果如下:1.L4-5正常椎间盘及L4-5轻度、中度退变椎间盘应力峰值在0-8cm顶推高度下呈现不断增长的状态,在8-10cm顶推高度下呈现缓慢稳定状态;而L4-5重度退变椎间盘应力峰值在0-10cm顶推高度下呈现持续性增长的状态。2.在顶推高度为0-10cm的顶推过程中,L4-5椎间盘应力峰值变化情况为:L4-5正常椎间盘的应力值为0.85Mpa~6.82Mpa,较L4-5正常椎间盘应力,L4-5轻度退变椎间盘应力增大0.85~6.82%,L4-5中度退变椎间盘应力增大16.07%~30.32%,L4-5重度退变椎间盘应力增大31.10%~41.06%。3.在不同顶推高度下,对L4-5椎间盘提取纤维环的前侧、后侧、左侧、右侧及髓核的应力值进行分析,结果显示:(1)L4-5正常椎间盘纤维环前侧应力为0.82MPa~3.88MPa;L4-5轻度、中度、重度退变椎间盘纤维环前侧应力分别为0.74MPa~3.52MPa、0.97MPa~4.31MPa、1.08MPa~5.39MPa;(2)L4-5正常椎间盘纤维环后侧应力为0.22MPa~1.19MPa;L4-5轻度、中度、重度退变椎间盘纤维环后侧应力分别为0.23MPa~0.97MPa、0.23MPa~0.79MPa、0.45MPa~2.25MPa;(3)L4-5正常椎间盘纤维环左侧应力为0.35MPa~1.49MPa;L4-5轻度、中度、重度退变椎间盘纤维环左侧应力分别为0.45MPa~1.93MPa、0.53MPa~1.95MPa、0.72MPa~2.71MPa;(4)L4-5正常椎间盘纤维环右侧应力为0.41MPa~1.78MPa;L4-5轻度、中度、重度退变椎间盘纤维环右侧应力分别为0.51MPa~1.94MPa、0.60MPa~1.95MPa、0.63MPa~2.24MPa;(5)L4-5正常椎间盘髓核应力为0.65MPa~1.18MPa;L4-5轻度、中度、重度退变椎间盘髓核应力分别为0.68MPa~1.30MPa、0.68MPa~1.18MPa、0.54MPa~1.35MPa。4.对顶推过程中L4-5椎间孔大小从椎间孔高度和面积两个方面进行综合分析,结果显示:(1)对于正常腰椎、L4-5椎间盘轻度退变的腰椎、L4-5椎间盘中度退变的腰椎,L4-5椎间孔高度分别为20.1mm~25.9mm、18.4mm~24.9mm、14.5mm~20.2mm,L4-5椎间孔面积分别为235.2mm~2~341.9mm~2、199.9mm~2~313.3mm~2、166.8mm~2~253.6mm~2,且在顶推高度0-8cm的顶推过程中,L4-5椎间孔高度和面积不断增大,在顶推高度达到8cm之后L4-5椎间孔高度和面积逐渐趋于稳定;(2)对于L4-5椎间盘重度退变的腰椎,L4-5椎间孔高度为9.1mm~10.2mm,L4-5椎间孔面积为121.6mm~2~154.1mm~2,在顶推过程中,L4-5椎间孔高度和面积都稍有增大但增幅不明显。结论对于身高为170cm左右的受试者,本研究可得出如下结论:1.对于L4-5椎间盘轻度、中度退变的腰椎,脊柱手法床的最佳顶推高度为8cm;对于L4-5椎间盘重度退变的腰椎,顶推高度尚不明确;2.经顶推后,L4-5轻度、中度退变椎间盘的纤维环前侧应力明显大于后侧应力;3.脊柱手法床顶推刺激L4、L5棘突后,L4-5椎间盘轻度、中度退变腰椎的L4-5椎间孔大小较顶推前明显增大;L4-5椎间盘重度退变腰椎的L4-5椎间孔大小变化不明显。