仰臥位枕高與頸椎病發(fā)病關系的臨床及有限元研究.pdf

1、目的:通過比較頸椎病與非頸椎病患者仰臥位習慣枕高,探尋其與頸椎病發(fā)病的關系,并通過三維有限元法驗證,以期為指導正常人合理用枕提供理論依據(jù)。
　　 方法:從2010年1月到2010年12月廈門市中醫(yī)院骨一科所有門診及住院病人中,隨機收集平時慣用仰臥位睡姿的病人120例,其中頸椎病患者60例作為實驗組,非頸椎病患者60例作為對照組,對每一個病例分別測量或記錄其性別、墊枕位置、年齡、身高、枕高、肩寬、頸長等多個觀察參數(shù),使用SPSS1

2、6.0統(tǒng)計軟件建立數(shù)據(jù)庫并將上述數(shù)據(jù)錄入后,進行統(tǒng)計學分析,探尋仰臥位枕高與頸椎病發(fā)病的關系。
　　 然后選取正常男性志愿者一名,通過薄層CT掃描,得到頸椎的連續(xù)斷層數(shù)據(jù)圖片,通過醫(yī)學三維圖像重建軟件Mimics10.01建立三維模型及面網(wǎng)格有限元模型,以Mimics自帶的Magic9.9軟件對面網(wǎng)格模型進行處理,得到較理想的面網(wǎng)格模型后,導入有限元軟件MSC.Patran2004r2,再使用逆向工程軟件GeomagicStud

3、io10建立椎骨幾何模型,根據(jù)相關解剖知識對椎間盤及相關韌帶進行建模,得到完整的有限元模型。然后賦予材料屬性并確定單元類型,設定邊界條件后根據(jù)不同工況對模型施加位移載荷,建立分析模型后提交至Nastran2004進行計算分析,將結果回導入MSC.Patran2004r2,得到各椎間盤的von-mises應力云圖,最后分析仰臥位不同枕高時頸椎間盤的應力分布差異,與臨床研究結果互相驗證。
　　 結果:
　　 1共收集臨床資料

4、120例,實驗過程中脫落3例,實驗組完成實驗58例,對照組完成實驗59例;
　　 2實驗組與對照組在性別、墊枕位置、年齡、身高、肩寬、頸長等數(shù)據(jù)上均無顯著性差異(P＞0.05),兩組病例之間有可比性;
　　 3實驗組枕高均數(shù)10.48±5.509cm,對照組枕高均數(shù)9.41±2.93cm,兩組間枕高存在顯著性差異(P＜0.05),而實驗組高枕及低枕頻數(shù)明顯高于對照組;
　　 4建立了正常人的全頸椎三維有限元模型,

5、由7塊椎骨、5個椎間盤及相關韌帶組成,包含44526個節(jié)點,248348個單元。并模擬了仰臥位去枕及5cm、10cm、15cm、20cm枕高等五種不同工況,得到了五種不同工況下頸椎間盤的von-mises應力云圖;
　　 5去枕平臥工況下,模型最高應力值為18.1MPa,出現(xiàn)在C5-C6椎間盤;最低應力值為0.218MPa,出現(xiàn)在C2-C3椎間盤。整個模型應力主要集中在C5-C6椎間盤,應力值范圍4.98-18.1MPa;

6、>　　 65cm枕高工況下,模型最高應力值為9.33MPa,出現(xiàn)在C5-C6椎間盤;最低應力值為0.166MPa,出現(xiàn)在C3一C4椎間盤。整個模型應力主要集中在C5-C6椎間盤,應力值范圍2.61-9.33MPa;
　　 710cm枕高工況下,模型最高應力值為6.50MPa,出現(xiàn)在C5-C6椎間盤;最低應力值為0.0888MPa,出現(xiàn)在C3-C4椎間盤。整個模型應力主要集中在C5-C6椎間盤,應力值范圍1.80-6.50MPa

7、;
　　 815cm枕高工況下,模型最高應力值為13.2MPa,出現(xiàn)在C5-C6椎間盤;最低應力值為0.221MPa,出現(xiàn)在C2-C3椎間盤。整個模型應力主要集中在C5-C6椎間盤,應力值范圍2.82-13.2MPa;
　　 920cm枕高工況下,模型最高應力值為25.3MPa,出現(xiàn)在C5-C6椎間盤;最低應力值為0.225MPa,出現(xiàn)在C2-C3椎間盤。整個模型應力主要集中在C5-C6椎間盤,應力值范圍3.57-25.

8、3MPa。
　　 結論:
　　 1枕高與頸椎病發(fā)病存在顯著相關性,而長期采用仰臥位睡姿的頸椎病患者有非常明顯的慣用高枕或低枕的傾向;
　　 2過高或過低的枕頭高度均易引起椎間盤應力分布的異常,加快頸椎間盤的退變速度、加重退變的程度;
　　 3中下段頸椎間盤始終處于高應力狀態(tài),提示其是頸椎病的病理改變中心;
　　 4身高170cm的成年男性仰臥位合理的枕高是10cm左右,每個人都可以通過三維有限元法