幼儿脊柱侧弯半椎体切除后路不同节段内固定三维矫形的有限元分析

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1、授予单位代码10089学号或申请号20123135对妗(E搿大迳HebeiMedicalUniversity硕士学位论文专业学位幼儿脊柱侧弯半椎体切除后路不同节段内固定三维矫形的有限元分析研究生：马杰导师：韩久卉教授专业：外科学二级学院：第三医院2015年3月河北医科大学学位论文使用授权及知识产权归属承诺本学位论文在导师（或指导小组）的指导下，由本人独立完成。本学位论文研究所获得的研究成果，其知识产权归河北医科大学所有。河北医科大学有权对本学位论文进行交流、公开和使用。凡发表与学位论文主要内容相关的论文，第一署名单位为河北医科大学，试验材料、原始数据、申报

2、的专利等知识产权均归河北医科大学所有。否则，承担相应的法律责任。研究生签名导师签章二级学院领导盖章：^亡：年1月M日河北医科大学研究生学位论文独创性声明本论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注等内容外，文中不包含其他人己发表或撰写的研究成果’指导教师对此进行了审定。本论文由本人独立撰写，文责自负。研究生签名：导服章年三月义/日目录中文摘要………………………………………………………………………1英文摘要………………………………………………………………………4英语缩写………………………………………………………………………8研究论

3、文幼儿脊柱侧弯半椎体切除后路不同节段内固定三维矫形的有限元分析前言………………………………………………………………………9材料与方法………………………………………………………………9结果…………………………………………………………..…………15附图…………………………………………………………..…………17附表…………………………………………………………..…………22讨论…………………………………………………………..…………24结论………………………………………………………..……………29参考文献…………………………………………………..……………

4、29综述三维有限元分析在脊柱侧凸中的应用进展…………..……………32致谢…………………………………………………………..………………40个人简历…………………………………………………..…………………41中文摘要幼儿脊柱侧弯半椎体切除后路不同节段内固定三维矫形的有限元分析摘要目的：先天性脊柱侧弯（Congenitalscoliosis）是一类发生于儿童的严重的脊柱畸形，发病率仅次于特发性脊柱侧弯，根据国外流行病学统计，婴儿出生时患病率约为0.5-1‰，其病因至今也不是非常清楚。由于先天性脊柱侧弯对幼儿身心健康影响较大，比如可导致胸廓发育畸形、心肺功能障碍

5、等，因此这种疾病常需要早期干预治疗。常见治疗方法包括保守治疗及手术治疗。本研究基于患儿CT图像构建个体化胸腰段半脊椎所致的先天性脊柱侧弯三维有限元模型（Finiteelementmodel,FEM），并运用模型仿真模拟后路半脊椎切除椎弓根螺钉、钛棒系统内固定矫形手术,通过比较选择不同固定节段的矫形效果和生物力学特点，为临床治疗方案的选择提供理论依据，进一步优化手术方案。方法：1选择研究对象及获取CT图像：选择半椎体所致脊柱侧弯患儿1名，男性，2岁9个月，胸12为半椎体，体重14kg，身高90cm。取仰卧位，从第二颈椎至骶骨行64排CT扫描，层厚1.25mm

6、，层间距0mm，扫描内容主要为全部骨性结构及椎间盘。获得Dicom格式CT平扫图像470张，实际建模采用中间有效部位240张。2建立初级三维模型：将获得的Dicom格式图像，倒入逆向工程软件Mimics14.0中，对原始图像进行蒙罩、填充、删减、光滑等步骤生成胸椎、腰椎的初级三维模型。将模型的正侧位视图与临床正侧位X线片对比，半椎体位置及侧弯角度基本一致。在软件GeomagicStudio12.0中构建前后纵韧带、棘上韧带、棘间韧带、黄韧带、椎间盘及生长板。应用软件Creo2.0建立椎弓根螺钉及钛棒内固定系统。3建立三维有限元模型：在软件Mimics14.

7、0中将初级模型生成体，并将椎骨、椎间盘、生长板、韧带及内固定系统装配，导入软件3-Matic5.1中，分别进行网格划分,得到先天性脊柱侧弯三维有限元模型。4模拟后路矫形手术：应用软件3-Matic5.1进行模拟后路半椎体切1中文摘要除椎弓根螺钉内固定手术。术中首先切除周围相关韧带，再打入椎弓根螺钉，然后行第12胸椎半椎体及部分畸形椎间盘切除，安装矫形钛棒，逐渐闭合T11和L1椎间隙，达到侧弯畸形的矫正。5进行有限元分析：将所建好的脊柱侧弯术后三维模型导入有限元分析软件ANSYS13.0中，对模型进行约束、加载、求解，得到不同固定节段的等效应力云图，并比较不

8、同固定节段的应力变化。结果：1基于CT扫描图像通过相关计算机辅助工