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颈部肌肉作用下颈椎牵引的生物力学特性
  • ISSN号:1004-7220
  • 期刊名称:《医用生物力学》
  • 时间:0
  • 分类:R318.01[医药卫生—生物医学工程;医药卫生—基础医学]
  • 作者机构:[1]河南科技大学医学技术与工程学院,洛阳471003, [2]河南科技大学机电工程学院,洛阳471003, [3]上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科、上海市骨科内植物重点实验室,上海200011, [4]河南科技大学第三附属医院骨科,洛阳471003, [5]上海硅步科学仪器有限公司,上海200030
  • 相关基金:国家重大科学研究计划(2012CB933604,2011CB013300),国家高技术研究发展计划“863计划”(2015AA020308),国家自然科学基金项目(81171707;8157090044),上海市科委产学研医项目(14DZl941102,15DZl942104),上海市卫生系统重要疾病联合攻关项目(2013ZYJB0501),上海教委重点学科建设基金(J50206),上海市卫生计生系统重要薄弱学科基金(2015ZB0404),上海交通大学医学院高峰高原计划研究型医师项目(20152224),上海交通大学医学院转化医学创新基金项目.
中文摘要:

目的建立C1-7全颈椎三维有限元模型,研究其在颈部肌肉作用下颈椎牵引的生物力学特性,为临床颈椎牵引的治疗提供参考。方法建立正常颈椎的三维非线性有限元模型,在此基础上结合临床颈椎牵引的方法,利用生物力学分析软件进行建模仿真,在牵引重量一定的情况下,用后伸0°、10°、20°、30°、40°进行牵引,获得关节力和肌肉力,筛选合适的关节力和肌肉力对颈椎模型进行有限元分析。结果颈椎后伸牵引过程中,在肌肉力的作用下,颈椎椎体、椎间盘、钩椎关节的平均最大等效应力分别增加4.86、1.79、0.69MPa,颈椎椎体的平均最大相对位移在矢状轴、垂直轴方向上分别增加5.53、0.63mm。颈椎后伸牵引的生物力学特性与文献中的有限元分析结果相近。结论颈部肌肉对颈椎各椎体、椎间盘以及钩椎关节应力及位移的增加具有较大的促进作用。临床上行颈椎后伸牵引时,应考虑到颈部肌肉的作用,牵引角度不宜过大,推荐0°~20°是颈椎牵引初期相对安全的角度范围。

英文摘要:

Objective To establish a three-dimensional (3 D) finite element model of cervical vertebrae ( C1-'7), and study its biomechanical properties under muscle force by cervical traction, so as to provide references for clinical treatment. Methods On the basis of nonlinear finite element model of normal cervical vertebrae and com- bined with clinical traction methods, cervical traction at the extension angle of 0°, 10°, 20°, 30°, 40° under the same traction weight, was simulated by finite element analysis (FEA) software to obtain and select the joint force and muscle force that were appropriate for FEA on the model. Results In the process of cervical extension by traction, under the muscle force, the average maximum equivalent stress of cervical vertebrae, intervertebral disc and uncovertebral joints increased by 4.86, 1.79, 0.69 MPa, respectively, and the average maximum relative displacement of cervical vertebrae in sagittal and vertical axis direction increased by 11.1,l. 26 mm, respective- ly. The biomechanical properties of cervical traction were similar to the FEA results reported in the literature. Conclusions Neck muscles play an active role in promoting the stress and displacement of cervical vertebrae, in- tervertebral discs and uncovertebral joints and it should be taken into consideration when performing cervical trac- tion in clinic. In addition, the traction angle should not be too large: 0°-20° is generally recommended as a rela- tively safe angle range at the initial stage.

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期刊信息
  • 《医用生物力学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:上海交通大学
  • 主编:戴尅戎
  • 地址:上海市制造局路639号
  • 邮编:200011
  • 邮箱:shengwulixue@163.com
  • 电话:021-53315397
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-7220
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1624/R
  • 邮发代号:4-633
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:4565