经颈椎关节解剖学论文提纲

2022-11-15

论文题目：内蒙古地区蒙古族与汉族青少年颈椎关节突关节和钩突的三维数字化发育研究及有限元分析

摘要：目的:通过CT图像数据的采集,构建13-17岁青少年颈部三维有限元模型,对三维模型进行空间的立体精确测量,寻找该年龄段颈椎关节突关节和钩突的形态发育特点、年龄变化规律及相关疾病特点,然后对颈椎三维模型进行有限元分析,计算关节突关节和钩突在颈前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转工况下的应力分布规律,为临床相关疾病的诊断及手术治疗提供解剖学理论基础和有限元分析数据。材料与方法:于2015年1月-2017年5月间在内蒙古自治区中部地区多家三级医院影像科收集青少年颈椎CT原始图像数据,以DICOM格式将数据从CT工作站中导出,载入Mimics 17.0软件构建3D模型,并在模型上进行关节突关节和钩突相关形态学数据的测量,对数据进行统计学分析,寻找发育规律。然后选取以各16岁健康男性研究对象原始CT资料,导入Mimics 17.0软件构建椎体三维模型,在将模型导入3-matic Medical正向工程软件中,构建较为满意的颈椎间盘模型,并导出为STL格式文件,保存备用。然后对关节突处皮质进行修正,使间隙保持为1.2mm,在椎关节突皮质骨相应位置,生成厚度为0.3mm数字模型,构建厚度为0.3mm关节软骨,并且关节间隙为0.6mm。导出STL格式文件。将所有STL文件导入Geomagic studio 12智能化逆向工程软件中,表面松弛、利用网格医生模块进行网个体化,在进行精确曲面化,将优化后的模型导出为IGES文件,保存。将IGES文件分别导入ANSYS 14.0中进行赋值,软后将椎体、关节软骨、椎间盘模型进行组装,构成颈椎整体模型,将颈椎第7椎体次啊表面节点自由度设置为0,在颈3椎体上表面加载21N垂直应力。测量屈伸、左右侧屈、左右旋转工况下关节突关节及钩突的应力分布。结果:颈椎关节突关节面高、关节面宽、关节面内高测量随年龄增大而显著增长。关节面高随着椎序增加总体呈先上升后下降趋势,C4达最大值,蒙古族与汉族对比无显著差异。关节面宽随着椎序增加总体呈上升趋势,蒙古族与汉族无显著差异。左右关节面间距随着椎序增加总体呈先上升后下降趋势,上关节突关节面间距蒙古族与汉族无显著差异,但下关节突关节面间距汉族最大值出现在C5或C6节段,蒙古族最大值出现在C5节段,C6节段各组数据对比,汉族与蒙古族存在差异。关节面内高总体呈前段下降后段上升趋势,但汉族C4达最小值,蒙古族C5达最小值,C4与C5节段各组数据汉族与蒙古族存在差异。上关节突矢向角总体呈倒“V”型,C6节段达最大值,但C3节段汉族与蒙古族存在显著差异。下关节突矢向角汉族呈折线型,蒙古族呈倒“V”型,最大值均为C5节段,但C6节段汉族与蒙古族呈显著差异。关节面横向角不同年龄组间无统计学差异,二者前段下降,后段上升,C4阶段后出现明显拐点。此变化趋势说明关节突关节面方向从朝向正中矢状面转向朝向外侧,逐渐与胸椎的小关节角相适应,其中C4为其过度的中间节段。钩突做为人类颈椎特有的结构对颈椎的生理活动有很多限制和保护功能。左右侧钩突间容纳了上一节段的椎体,钩突间距为两钩突最高点的直线距离。脊柱椎体越向下,椎体所承载压力越大,造成了椎体逐渐增大的生理现象,本实验所测得IDUP同一年龄组总体上随椎序增加而增大,符合人体生理特征,也与前人测量所得结论相一致。低头时间过长导致上位椎体与钩突间压力增大,致使钩突发生增生、变形或肥大,刺激或压迫钩突所毗邻得重要神经及血管,是颈椎病发病重要原因之一。本实验发现在同一椎序IDUP随年龄增大总体上逐渐减小,这现象可能与该年龄段正处于青春发育期有关,详细的内容有待于进一步的研究。钩突高度本实验测得钩突高度最大值在C6节段;钩突内侧倾角随椎序增加逐渐减小且钩突基底逐渐变宽大的结果与生理现象相一致。钩突基底长度在13、14岁组与15、16、17岁组随椎序变化趋势不同可能与青少年正处于第二次生长发育期有关。钩突-横突孔间距结果显示C4间距最小。利用16岁健康男性实验对象的原始CT资料构建颈椎三维有限元模型,模拟了颈椎屈伸、侧屈、旋转等运动,在前屈和后伸时颈椎C5-6关节突关节应力集中,与论文第一部分关节突关节面宽、和间距、矢向角测量结果相符,均为C5或C6为最大值。钩突的应力随椎序的增加而增大。在左右侧屈工况下,双侧关节突关节应力曲线形状大致一样,左侧屈时左侧应力大于右侧、右侧屈是右侧应力大于左侧,C5-6关节突关节为曲线的转折点。左屈时钩突应力曲线形状大致相同,左侧应力大于右侧;右屈时钩突应力整体随椎序增大而增加。左右旋时,内侧关节突关节应力变化较明显,应力集中在C5-6关节突关节。结论:1利用三维重建技术构建青少年颈椎椎体三维模型,可对颈椎椎体的细微结构进行精准的三维立体空间测量,较以往干骨标本的人工测量、超声测量及x线测量等二维平面测量更全面、更精确。2内蒙古中部地区13岁-17岁青少年颈椎关节突关节面和钩突形态有较明显的增龄和椎序的变化规律。3颈椎关节突关节面的近似水平,随椎序增加而慢慢向外旋转,逐渐与胸椎的关节面相适应,其中以C4节段做为中间过度。FH、FW、TA蒙古族与汉族间无显著差异,但IFWI、IFH、SA存在差异,这一现象可能与中国城镇化背景,内蒙古中部地区蒙古族大量进入城市逐步过上现代都市生活及蒙古族与汉族在该地区通婚现象已十分普遍有关。4利用三维有限元法分析颈椎关节突关节及钩突的应力分布,在前屈、后伸、左右侧屈、左右侧旋转工况下的关节突关节应力多集中于C5-C6节段,钩突的应力多集中在C5。这与形态学特征相吻合。

关键词：颈椎;关节突关节;钩突;发育研究;有限元分析

学科专业：临床医学（专业学位）

英汉缩略语名词对照

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前言

第一部分内蒙古中部地区蒙古族与汉族青少年颈椎关节突关节的三维数字化发育研究

引言

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

参考文献