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随动载荷对腰椎小关节接触力的影响
  • 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]天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384, [2]福建医科大学附属第一医院骨科,福州350005
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(11432016,11402172,11602172); 福建省卫生系统中青年人才培养项目(2013-ZQN-ZD-19); 福建省临床重点专科建设项目(闽卫科教[2012]149号)
中文摘要:

目的研究不同大小随动载荷在腰椎不同姿态下对小关节接触力的影响。方法建立非线性三维有限元腰椎模型(L1-S1),并考虑小关节软骨的非均一厚度和非线性材料特征。对腰椎模型施加不同大小的随动力预载荷(0、0.5、0.8、1.2 k N)以及7.5 N·m不同方向上(前屈、后伸、侧弯、轴向旋转)的纯力矩,对比各运动节段两侧小关节上在不同加载工况下的接触力,并定量研究随动载荷对小关节不对称性的影响。结果随动载荷的应用会增大屈伸以及侧弯(同侧)状态下的小关节接触力,而减少侧弯(对侧)时的小关节接触力,而且这种增大(或减小)效应会随着随动载荷本身的增大而减弱。对于轴向扭转,预载荷对小关节力几乎没有影响。在腰椎不同的姿态下,随动载荷对于小关节接触力不对称性的影响按从大到小排列依次为:侧弯(同侧)、前屈、侧弯(对侧)、后伸、轴向扭转。结论随动载荷对腰椎小关节接触力的影响随腰椎运动姿态的不同而不同。在腰椎的生物力学研究中,小关节的不对称性需要被充分考虑,尤其是在生理载荷作用下腰椎后部结构的研究中。

英文摘要:

Objective To study the influence of follower load on contact force of facet joints under various postures of lumbar spine.Methods A 3D nonlinear finite element model of lumbar spine(L1-S1) was developed,with consideration of the non-uniform thickness and nonlinear material properties of the cartilage layer in facet joints.The model was then applied with different follower preload(0,0.5,0.8,1.2 k N),under the pure moment of7.5 N·m in different directions(flexion,extension,lateral bending,extension and torsion).The contact forces of facet joints on the two sides of each segment under different loading conditions were compared.The asymmetric influence of follower load on contact force of facet joints was also quantitatively studied.Results The follower preload increased the facet force under flexion-extension and bending(ipsilateral side),while decreased the force on the contralateral facet under lateral bending.All the effects of follower load on facet force became weaker with the increase of preload.For torsion loading,the preload had almost no effect on facet force.The greatest asymmetric influence of follower load on facet force was under bending(ipsilateral side),followed by flexion,bending(contralateral side),extension and torsion.Conclusions The follower load shows obviously different effects on contact force of facet joints with different postures.The asymmetry of facet joints should be fully considered in biomechanical studies of lumbar spine,especially in studies on post-structures of lumbar spine under physiological loads.

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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)
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