脊髓型颈椎病患者三维有限元模型的构建与生物力学分析

目的:构建颈部三维有限元模型(finite element model,FEM),初步分析脊髓型颈椎病(cervical spondylotic myelopathy,CSM)患者与对照者颈部生物力学的差异,为CSM发病机制的研究提供生物力学依据.方法:以1名CSM患者作为力学模拟实验对象进行三维CT扫描,并构建颈部三维FEM依照患者的年龄、性别、身高、体重等参数选取本团队已有的健康颈部三维FEM作为对照,比较患者和对照者在颈椎正常受力情况下椎体、椎间盘、韧带及脊髓的应力差异,以及后仰伸运动后最大应力的差异.结果:成功构建CSM患者及对照者FEM模型,并进行力学分析,CSM患者颈椎椎体受力差异C5～C6节段最明显,对照者和患者的最大应力部位均在椎体前缘,CSM患者椎体前缘的最大应力小于对照者;CSM患者椎间盘应力分布不均匀,最大应力部位集中在椎间盘底部后缘的两侧;CSM患者各韧带的应力分布不均匀,其中后纵韧带应力最大.CSM患者颈椎在后仰伸运动时范围受限.结论:CSM患者相对于对照者可能存在颈部椎体、椎间盘及韧带受力平衡的改变和颈椎运动范围的受限,这可能与CSM力学发病机制相关.