有限元方法應(yīng)用于特發(fā)性脊柱側(cè)凸研究的進(jìn)展

馮毅，海涌，藏磊

(1.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院骨科，山西太原030001;2.首都醫(yī)科大學(xué)附屬朝陽醫(yī)院，北京100020)

綜述

有限元方法應(yīng)用于特發(fā)性脊柱側(cè)凸研究的進(jìn)展

馮毅1，海涌2*，藏磊2

(1.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院骨科，山西太原030001;2.首都醫(yī)科大學(xué)附屬朝陽醫(yī)院，北京100020)

有限元方法自20世紀(jì)中期誕生以來，其通用性和有效性已經(jīng)在諸多領(lǐng)域得到驗(yàn)證，目前在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于口腔、眼科和骨科等臨床研究。自Belytschko等［1］于1974年首次將有限元方法應(yīng)用于脊柱生物力學(xué)研究以來，其在脊柱外科領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛和深入。Viviani等［2］于1986年最早將有限元方法應(yīng)用于脊柱側(cè)凸領(lǐng)域，用于指導(dǎo)手術(shù)矯正，并對矯正方案進(jìn)行了優(yōu)化。由于脊柱側(cè)凸病理解剖復(fù)雜，體外實(shí)驗(yàn)和動物模型均難以模擬，使得其生物力學(xué)研究受到限制。有限元方法能較逼真地模擬各種類型脊柱側(cè)凸的形態(tài)并能進(jìn)行相關(guān)的生物力學(xué)計(jì)算，在脊柱側(cè)凸研究領(lǐng)域有著無可比擬的優(yōu)越性。我們總結(jié)了近年來有限元方法應(yīng)用于特發(fā)性脊柱側(cè)凸的相關(guān)研究成果，報(bào)告如下。

1 病理機(jī)制研究

特發(fā)性脊柱側(cè)凸的病理機(jī)制包括三個(gè)方面:a)直立行走引起的脊柱力學(xué)不穩(wěn)定是發(fā)病基礎(chǔ);b)人體解剖結(jié)構(gòu)不對稱加之脊柱力學(xué)不穩(wěn)定導(dǎo)致脊柱發(fā)生旋轉(zhuǎn);c)椎體結(jié)構(gòu)包括椎體和椎弓根成骨速度不一樣，椎體兩側(cè)生長不對稱，椎間盤纖維含量差異等會進(jìn)一步加重側(cè)凸。以上三者中，直立行走過程中脊柱的載荷重力和椎間盤變性是脊柱側(cè)凸的一個(gè)基礎(chǔ)發(fā)病機(jī)制。Drevelle等［3］利用有限元模型模擬四種脊柱側(cè)凸的病理機(jī)制，一是脊柱載荷自然重力，二是脊柱載荷重力聯(lián)合椎間盤機(jī)械硬度降低;三是脊柱載荷重力聯(lián)合脊柱前柱生長;四是聯(lián)合重力、椎間盤硬度降低以及前柱生長三種機(jī)制。結(jié)果表明單純載荷重力可引起脊柱側(cè)凸進(jìn)一步側(cè)方移位，但對旋轉(zhuǎn)不造成影響，聯(lián)合前柱生長則能進(jìn)一步引起旋轉(zhuǎn)加重，如果進(jìn)一步聯(lián)合間盤硬度降低，以上的作用均會得到加強(qiáng)。但對于正常脊柱，以上三種模擬機(jī)制均不能引發(fā)脊柱側(cè)凸。Clin等［4］模擬施加重力于每一個(gè)椎體水平重心的中點(diǎn)，通過模擬失重和承受重力兩種狀態(tài)與實(shí)際影像學(xué)表現(xiàn)相比較進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，然后計(jì)算發(fā)生側(cè)彎椎體承受的力量，發(fā)現(xiàn)凸側(cè)和凹側(cè)椎體壓力明顯不同。Li等［5］利用有限元模型研究震動對青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸的影響，通過對脊柱的有限元模型在縱軸、冠狀位、矢狀位方向施加1～35 Hz頻率的震動載荷來觀察對側(cè)凸的影響。結(jié)果顯示側(cè)凸脊柱比正常脊柱受震動的影響更大，胸彎比腰彎所受影響要大。對于有側(cè)凸畸形的脊柱施加軸性震動載荷可以引起旋轉(zhuǎn)畸形和側(cè)凸畸形的進(jìn)一步加重。Shi等［6］建立具有生長動態(tài)的脊柱有限元模型，利用這個(gè)模型衍生出另外5種幾何模型，模擬不同類型的冠狀面以及矢狀面?zhèn)韧够巍＿@些有限元模型整合了椎體生長板以及生長調(diào)節(jié)生物力學(xué)特性模擬青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸和正常脊柱十年生長的動態(tài)過程，連續(xù)測量脊柱的形態(tài)變化并進(jìn)行比較。結(jié)果表明椎體形態(tài)的加速增長能促進(jìn)側(cè)凸畸形的進(jìn)展，是一個(gè)關(guān)鍵性因素。

2 柔韌性研究

有限元模型非常逼真的模擬了脊柱連接單元，包括椎體、椎間盤、小關(guān)節(jié)突以及韌帶等，為特發(fā)性脊柱側(cè)凸的柔韌性研究提供了良好的研究方法。Little等［7］利用有限元分析證實(shí)，減少椎間盤的膠原纖維量或降低韌帶的僵硬度對減少脊柱彎度的影響較小，而切除整個(gè)椎間盤則會大大增加脊柱的柔韌性。椎間盤的僵硬度對脊柱的柔韌性存在明顯影響，而脊柱的柔韌性也會對椎間盤的形態(tài)和成分造成影響。Hunt等［8］在幼羊脊柱采用非融合技術(shù)進(jìn)行固定，雖然不會引起相應(yīng)椎間盤的退行性改變，但是椎間盤組織的細(xì)胞密度會降低，而且細(xì)胞出現(xiàn)萎縮，終板的血管組織也減少，但相鄰的未固定節(jié)段的椎間盤細(xì)胞活力以及終板血運(yùn)均正常。除了椎間盤的僵硬度會影響脊柱的活動度，其形態(tài)也對脊柱的活動度存在影響。Meijer等［9］建立L3～4運(yùn)動節(jié)段的有限元模型，用來評估青少年脊柱生長期的幾何變量如椎體及椎間盤的高度、寬度、縱向長度等，以及橫突寬度、棘突長度、髓核大小、小關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)面面積、韌帶粗細(xì)等對脊柱后伸、前屈、雙側(cè)屈以及軸性旋轉(zhuǎn)的僵硬度的影響。研究表明，盡管青少年生長期高度變量最大，但其對脊柱的活動度影響卻不大。椎間盤和椎體的縱向長度變量對于脊柱各個(gè)方向活動度的影響最大，寬度變量僅影響側(cè)屈的僵硬度。近些年人們開始利用有限元方法模擬周圍軟組織對于矯形的影響。Little等［10］用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)模擬軟組織性能參數(shù)，并通過改變肋椎關(guān)節(jié)的性能參數(shù)進(jìn)行修正。研究表明支點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中脊柱的柔韌性不是某種單一組織單獨(dú)作用能夠控制的。

3 內(nèi)固定物生物力學(xué)研究

大部分嚴(yán)重的以及保守治療失敗的脊柱側(cè)凸最終都要依賴內(nèi)固定進(jìn)行矯形。內(nèi)固定物的研發(fā)以及應(yīng)用的安全性和有效性是目前研究的重點(diǎn)。對金屬材質(zhì)的良好模擬性使得有限元方法應(yīng)用于內(nèi)固定物的研究具備得天獨(dú)厚的條件。目前研究主要集中在材料屬性、內(nèi)固定種類、固定牢靠度、矯形有效性以及應(yīng)力集中、疲勞等方面。Lalonde等［11］利用有限元模擬了1例內(nèi)窺鏡下植入U(xiǎn)型釘矯形典型的右胸彎病例(Cobb角21°)，模擬術(shù)中側(cè)臥位和術(shù)后站立位以及改變每個(gè)椎體植入U(xiǎn)型釘數(shù)目情形下脊柱側(cè)彎的矯形情況。結(jié)果顯示Cobb角主要改善來自術(shù)中體位(9°)，而U型釘?shù)募纯坛C形作用不超過1°。但當(dāng)轉(zhuǎn)化為站立位時(shí)，U型釘可以幫助維持術(shù)中體位獲得的矯形。作者認(rèn)為此項(xiàng)研究可以進(jìn)一步模擬手術(shù)病例，驗(yàn)證其在完成生長調(diào)節(jié)矯形、改善側(cè)臥位矯形、為各種類型的側(cè)彎制定不同的置釘方案等方面的有效性。Wagnac等［12］建立L3椎體的有限元模型模擬椎弓根螺釘?shù)妮S性拔出與體內(nèi)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)相比較。模擬螺釘拔出的力量與實(shí)際測得的相接近，而且有限元分析顯示椎弓根螺釘拔出試驗(yàn)中椎體內(nèi)的Von Mises應(yīng)力集中于螺釘各個(gè)螺紋根部的骨質(zhì)處，而且最大應(yīng)力位于椎體后壁皮質(zhì)骨內(nèi)螺釘最近端螺紋處的骨質(zhì)。Driscoll等［13］建立一個(gè)胸椎前凸的有限元模型，主彎集中于T5～9，通過分別模擬不銹鋼釘、彈性栓帶、形狀記憶合金三種非融合內(nèi)植入物固定于模型中來觀察各自的短期療效(生長板的非對稱負(fù)荷和側(cè)凸矯形效果)和長期療效(生長2年后的矯形效果)，最終證明三種非融合內(nèi)固定物通過椎體生長板的非對稱性壓力控制達(dá)到生長調(diào)整，獲得了長期的矯形效果。Salmingo等［14］通過有限元模型對模擬的固定棒不斷施加三維力量，直至其變形與實(shí)際術(shù)后的幾何變形一致，然后來分析其在矯形中所承受的三維力量。研究認(rèn)為此逆解法能很好地通過內(nèi)固定物的變形來分析其承載的生物力學(xué)。隨后，作者又通過有限元分析表明盡管可以通過增加螺釘?shù)拿芏葋碓黾映C形度數(shù)，但同節(jié)段的應(yīng)力也會增加，矯形效果不僅僅是與內(nèi)植入物承受的應(yīng)力相關(guān)，還與螺釘植入配置和脊柱的僵硬程度有關(guān)。考慮到應(yīng)力承受，通過增加螺釘?shù)臄?shù)量來增加矯形效果不是保險(xiǎn)安全的手術(shù)策略［15］。Rohlmann等［16］利用建立的腰椎有限元模型，對直立、屈曲、伸展、左右側(cè)位、左右軸性旋轉(zhuǎn)等七種負(fù)荷進(jìn)行概率有限元研究。結(jié)果顯示椎弓根螺釘動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)可以減少椎體間旋轉(zhuǎn)、椎間盤壓力以及關(guān)節(jié)面壓力，負(fù)荷承載、彈性桿的彈性模量和直徑、椎體節(jié)段的撐開、桿與螺釘連接的角剛度等輸入?yún)?shù)對輸出參數(shù)如椎間旋轉(zhuǎn)、椎間盤壓力、以及關(guān)節(jié)面承受力的影響最大。Driscoll等［17］通過有限元模型模擬不銹鋼釘、記憶合金釘、彈性栓帶等幾種內(nèi)固定物植入到凸側(cè)頂椎的周圍來分析比較各自的矯形效果以及椎體生長板的應(yīng)力圖，再模擬出生長兩年后的脊柱，計(jì)算側(cè)凸角度變化，包括植入內(nèi)固定物的和沒有植入內(nèi)固定物的。研究表明內(nèi)固定物通過壓迫椎體生長板可以起到生長期的矯形效果，生長型有限元模型為臨床研究非融合保留生長技術(shù)提供了很好的研究平臺。也有學(xué)者模擬出生長期的脊柱側(cè)凸有限元模型，并進(jìn)一步模擬出安裝生長棒的脊柱生長模型，通過有限元分析來精確模擬生長棒所需的3D力量以及調(diào)整周期。

4 體位矯形研究

既往已經(jīng)有關(guān)于有限元對體位矯形的研究，對脊柱俯臥位全麻狀態(tài)下脊柱側(cè)凸的矯正進(jìn)行了有限元模型的建立和力學(xué)分析，對比側(cè)臥位、仰臥位和俯臥位脊柱側(cè)凸的改善程度，認(rèn)為脊柱側(cè)凸的糾正程度和手術(shù)中的體位有關(guān)系。近幾年的研究將更多的影響因素附加到有限元模型，對體位的矯形作用做更深一步的研究。Lalonde等［18］通過建立術(shù)中側(cè)臥位時(shí)脊柱的有限元模型，成功模擬出與實(shí)際測量相一致的脊柱變形的幾何形態(tài)，而且有限元模擬進(jìn)一步顯示骨盆傾斜度對不同類型側(cè)凸的腰彎和主彎的Cobb角造成不同影響。側(cè)臥位可以在內(nèi)固定矯形前有效地減少側(cè)彎的度數(shù)。作者進(jìn)一步通過個(gè)體化的有限元模型來分析術(shù)前側(cè)臥位對于側(cè)凸各項(xiàng)指標(biāo)的改善作用，發(fā)現(xiàn)有限元模型能很好的模擬主彎Cobb角以及頂椎移位的改善程度［19］。Driscoll等［20］根據(jù)站立位平片模擬出包括脊柱、肋骨、骨盆以及下肢的有限元模型，研究患者從站立位轉(zhuǎn)變成俯臥位時(shí)外科矯形墊的結(jié)構(gòu)，站立位曲度大小以及患者重量等對脊柱幾何形態(tài)的影響。結(jié)果表明腰前凸、胸后凸、近胸彎、主胸彎、胸腰彎等冠狀位和矢狀位曲度在俯臥位時(shí)均減少，除了胸墊的縱向位置以外，外科矯形墊的結(jié)構(gòu)、站立位曲度大小以及患者重量等對脊柱的幾何形態(tài)均可造成重要影響。

5 支具矯形研究

支具矯形作為一種有效而無創(chuàng)的治療方法在畸形較輕的脊柱側(cè)凸和發(fā)育的早期節(jié)段被廣泛應(yīng)用。有限元分析應(yīng)用于支具的研究有諸多優(yōu)點(diǎn):a)能夠良好地模擬支具的形態(tài)結(jié)構(gòu);b)能夠隨意地改變支具的材料屬性并進(jìn)行比較;c)能夠精準(zhǔn)地測量各個(gè)部位的應(yīng)力情況;d)能夠觀察支具應(yīng)力下的動態(tài)變化。目前的研究主要集中在支具的設(shè)計(jì)、改良、研發(fā)等方面。Clin等［21］建立脊柱側(cè)凸支具治療的有限元模型來分析各種設(shè)計(jì)因素的即刻矯形效果，發(fā)現(xiàn)支具開口的位置(前開口和后開口)影響矯形的機(jī)制，粗隆部伸展的位置通過改變杠桿臂影響胸腰部襯墊的效果，增加扣帶的緊張度會增加冠狀面的矯形效果，后凸設(shè)計(jì)會影響矢狀面的矯形。后來，作者又建立了包括重力作用在內(nèi)的脊柱側(cè)凸患者軀干的有限元模型，模擬了支具佩戴，并對其束帶的張力、脊柱僵硬程度以及重力的影響進(jìn)行評估。他們發(fā)現(xiàn)支具矯形程度主要取決于束帶張力大小和脊柱僵硬程度［22］。Berteau等［23］應(yīng)用有限元分析法模擬出具有分散力矯形的改良支具并與傳統(tǒng)支具相比較，結(jié)果表明前者的三維矯形效果優(yōu)于后者。Desbiens-Blais等［24］利用從二維平片獲得軀干骨骼的三維重建以及從表面形貌學(xué)獲得的軀干表面建立有限元模型，與CAD/CAM軟件(Rodin 4D)聯(lián)合，利用迭代設(shè)計(jì)并模擬支具矯形效果來預(yù)測軀干的承受力，最后模擬出的支具由數(shù)控裝配師進(jìn)行裝配。對比這種新型模擬支具與標(biāo)準(zhǔn)支具的矯形效果，顯示計(jì)算機(jī)輔助支具與標(biāo)準(zhǔn)矯形支具的矯形效果相當(dāng)。

6 手術(shù)矯形研究

如前所述，由于有限元方法能較好的模擬各種類型脊柱側(cè)凸，又能較好的模擬內(nèi)固定物，還能給模型加載各種應(yīng)力并計(jì)算三維矯形結(jié)果以及各節(jié)點(diǎn)所承受的應(yīng)力，并能分析內(nèi)固定物的應(yīng)力應(yīng)變情況。因此有限元分析法可以說是目前模擬脊柱側(cè)凸手術(shù)矯形的最佳研究手段和方法。近幾年，有限元分析法在模擬手術(shù)矯形效果、選擇手術(shù)入路和融合節(jié)段、預(yù)測手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等方面取得了很多成果。Lafon等［25］對CD旋棒技術(shù)進(jìn)行了深入研究。作者使用一種自動運(yùn)算系統(tǒng)模擬了CD手術(shù)矯形技術(shù)，并且對比實(shí)際術(shù)后脊柱形態(tài)及各種數(shù)據(jù)來評估模擬的效果。研究發(fā)現(xiàn)每一步操作均對脊柱側(cè)凸的矯正有影響，尤其是第2根棒植入后對脊柱整體的影響更為重要。作者進(jìn)一步建立了10例重度特發(fā)性側(cè)凸患者的個(gè)體化有限元模型，采用自動模擬原位彎棒技術(shù)，將釘(鉤)與棒之間的接觸設(shè)置為具有滑動、旋轉(zhuǎn)和鎖定功能的關(guān)節(jié)，用兩個(gè)相反方向的力矩模擬兩根彎棒作用于選定椎體的內(nèi)固定物節(jié)點(diǎn)上。研究發(fā)現(xiàn)原位彎棒技術(shù)與CD旋棒技術(shù)的矯形效果相似，并且雙側(cè)棒的彎曲對融合區(qū)以內(nèi)或以外的脊柱產(chǎn)生互補(bǔ)的作用［26］。Li等［27］利用PUMCⅡd2型特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者的有限元模型分別模擬比較了上胸彎融合、下腰彎融合和雙彎融合3種不同手術(shù)方式，認(rèn)為通過有限元模型進(jìn)行載荷下模擬分析得到的最佳手術(shù)方案與分型的融合原則相同，進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模型的有效性。Little等［28］利用T7～8運(yùn)動節(jié)段(包括T8肋骨)的有限元模型對脊柱側(cè)凸手術(shù)中切除肋骨過程中的相關(guān)生物力學(xué)變化進(jìn)行分析。通過模擬節(jié)段性的去穩(wěn)定手術(shù)(椎間盤切除，右側(cè)肋椎關(guān)節(jié)切除，右側(cè)肋橫突關(guān)節(jié)切除，左側(cè)肋椎關(guān)節(jié)切除)，在2 000 Nm力矩下分析屈曲、伸展、側(cè)彎以及軸性旋轉(zhuǎn)的生物力學(xué)特征，與體外測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并進(jìn)一步分析后方韌帶的載荷。結(jié)果顯示切除肋椎關(guān)節(jié)會導(dǎo)致脊柱關(guān)節(jié)的過度旋轉(zhuǎn)活動，從而增加韌帶過負(fù)荷和損傷的風(fēng)險(xiǎn)。Cahill等［29］模擬出脊柱側(cè)凸胸椎融合術(shù)的有限元模型，變化模型一:去除固定節(jié)段近端一個(gè)水平的ISL/SSL復(fù)合體，變化模型二:采用過渡棒(末端變細(xì))延長固定節(jié)段到上一個(gè)節(jié)段水平。計(jì)算獲得載荷控制和位移控制兩種情況下的角位移、髓核最大壓力、內(nèi)固定物的應(yīng)力。當(dāng)ISL/SSL復(fù)合體移除后，固定的上一個(gè)節(jié)段的髓核壓力及角位移均會增加，但當(dāng)固定采用過渡棒延長一個(gè)節(jié)段后，這些力學(xué)變化就會恢復(fù)正常。而且，采用過渡棒延長固定能夠避免即使ISL/SSL復(fù)合體沒有損傷情況下的髓核壓力及角位移的增加。有限元分析顯示固定節(jié)段的近端一個(gè)水平的病理載荷在ISL/SSL復(fù)合體完整的情況下會減少。如果應(yīng)用過渡棒延長固定的話，則可能會完全得到消除。Pasha等［30］模擬出1例詳細(xì)的個(gè)性化的脊柱、骨盆和肋骨的有限元模型，從9例青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者術(shù)前和術(shù)后平均16個(gè)月時(shí)獲得骶骨生物力學(xué)載荷，與對照組的12例進(jìn)行比較。結(jié)果表明術(shù)后與對照組之間的骶骨生物力學(xué)載荷沒有差別，但術(shù)前和術(shù)后，術(shù)前和對照組之間均有明顯的差異。Zhang等［31］利用有限元模擬手術(shù)矯形程序，包括去旋轉(zhuǎn)和加壓，比較不同手術(shù)入路和融合節(jié)段的脊柱的應(yīng)力變化和矯形效果，結(jié)果顯示，建立的Lenke5型的脊柱側(cè)凸有限元模型能夠成功的模擬手術(shù)效果，幫助臨床選擇手術(shù)方法。Little等［32］還利用術(shù)前CT生成8例前路單棒矯形術(shù)的有限元模型，包括脊椎韌帶和肋骨，內(nèi)固定鈦棒和螺釘，利用模型分析不同載荷下術(shù)中椎體間的壓力情況。研究表明術(shù)中關(guān)節(jié)間壓力與矯形效果直接相關(guān)，主要的畸形矯正位于或接近于頂椎水平，冠狀面的畸形矯正與椎間隙空間解剖有著重要關(guān)系，當(dāng)矯形過程中對側(cè)椎體骨對骨接觸后則達(dá)到了矯形的極限。

有限元方法在研究脊椎及間盤的應(yīng)力和應(yīng)變、脊柱畸形的發(fā)生和發(fā)展、內(nèi)固定物的材料屬性和生物力學(xué)、矯形治療的選擇和優(yōu)化等方面可以說是目前一種不可替代的技術(shù)手段。但是目前有限元模擬主要是采用簡化和假設(shè)，研究者可以自由地對簡化方式、假設(shè)、材料特征和形狀進(jìn)行選擇，且有些生理結(jié)構(gòu)目前尚無法實(shí)現(xiàn)模擬，其有效性與尸體標(biāo)本和實(shí)體實(shí)驗(yàn)尚有差距。加之脊柱矯形除了脊柱本身的生物力學(xué)外，還有外界很多因素，如重力因素、周圍肌群、術(shù)中麻醉、體位等，這些不確定因素更是增加了有限元分析的復(fù)雜度和計(jì)算量，而在實(shí)際研究中這些常常被忽略，這就導(dǎo)致得到的數(shù)據(jù)與實(shí)際生理數(shù)據(jù)有差異。但是，隨著有限元分析軟件的改進(jìn)，如Abaqus，ANSYS等功能越來越強(qiáng)大，能夠逼真地模擬椎體、間盤甚至椎間小關(guān)節(jié)和肋椎關(guān)節(jié)等，還能附加韌帶、肌肉等軟組織，使得有限元分析越來越合理、越來越科學(xué)，而且隨著有限元軟件操作界面的不斷簡化，有限元的應(yīng)用會越來越廣泛。此外，隨著脊柱側(cè)凸解剖、病理、生物力學(xué)等認(rèn)識的深入，更多更準(zhǔn)確的材料屬性數(shù)據(jù)的獲得，各種影響因素的合理附加等等，有限元分析法在脊柱側(cè)凸領(lǐng)域的應(yīng)用定會有廣闊的發(fā)展前景。

［1］Belytschko T，Kulak RF，Schultz AB，et al.Finite element stress analysis of an intervertebral disc［J］.JBiomech，1974，7(3)：277-285.

［2］Viviani GR.Biomechanical analysis and simulation of scoliosis surgical correction［J］.Clin J Orthop Relat Res，1986(208)：40-47.

［3］Drevelle X，Lafon Y，Ebermeyer E，et al.Analysis of idiopathic scoliosis progression by using numerical simulation［J］.Spine(Phila Pa 1976)，2010，35(10)：407-412.

［4］Clin J，Aubin C，Lalonde N，et al.A new method to include the gravitational forces in a finite element model of the scoliotic spine［J］.Med Biol Eng Comput，2011，49 (8)：967-977.

［5］Li XF，Liu ZD，Dai LY，et al.Dynamic response of the idiopathic scoliotic spine to axial cyclic loads［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2011，36(7)：521-528.

［6］Shi L，Wang D，Driscoll M，et al.Biomechanical analysis and modeling of different vertebral growth patterns in adolescent idiopathic scoliosis and healthy subjects［J］.Scoliosis，2011(6)：11.

［7］Little JP，Adam CJ.The effectof soft tissue properties on spinal flexibility in scoliosis：biomechanical simulation of fulcrum bending［J］.Spine(Phila Pa 1976)，2009，34 (2)：76-82.

［8］Hunt KJ，Braun JT，Christensen BA.The effect of two clinically relevant fusionless scoliosis implant strategies on the health of the intervertebral disc：analysis in an immature goat model［J］.Spine(Phila Pa 1976)，2010，35(4)：371-377.

［9］Meijer GJ，Homminga J，Hekman EE，et al.The effect of three-dimensional geometrical changes during adolescent growth on the biomechanics of a spinal motion segment［J］.JBiomech，2010，43(8)：1590-1597.

［10］Little JP，Adam C.Towards determining soft tissue properties for modelling spine surgery：current progress and challenges［J］.Med Biol Eng Comput，2012，50(2)：199-209.

［11］Lalonde NM，Aubin CE，Pannetier R，et al.Finite elementmodeling of vertebral body stapling applied for the correction of idiopathic scoliosis：preliminary results［J］.Stud Health Technol Inform，2008(140)：111-115.

［12］Wagnac E，Michardière D，Garo A，et al.Biomechanical analysis of pedicle screw placement：a feasibility study［J］.Stud Health Technol Inform，2010(158)：167-171.

［13］Driscoll M，Aubin CE，Moreau A，et al.Finite element comparison of different growth sparring instrumentation systems for the early treatment of idiopathic scoliosis［J］.Stud Health Technol Inform，2010(158)：89-94.

［14］Salmingo R，Tadano S，F(xiàn)ujisaki K，etal.Corrective force analysis for scoliosis from implant rod deformation［J］.Clin Biomech(Bristol，Avon)，2012，27(6)：545-550.

［15］Salmingo RA，Tadano S，F(xiàn)ujisaki K，et al.Relationship of forces acting on implant rods and degree of scoliosis correction［J］.Clin Biomech(Bristol，Avon)，2013，28 (2)：122-128.

［16］Rohlmann A，Nabil Boustani H，Bergmann G，et al.Effectof a pedicle-screw-basedmotion preservation system on lumbar spine biomechanics：a probabilistic finite element study with subsequent sensitivity analysis［J］.J Biomech，2010，43(15)：2963-2969.

［17］Driscoll M，Aubin CE，Moreau A，et al.Biomechanical comparison of fusionless growth modulation corrective techniques in pediatric scoliosis［J］.Med Biol Eng Comput，2011，49(12)：1437-1445.

［18］Lalonde NM，Aubin CE，Parent S，etal.Biomechanics of the intra-operative lateral decubitus position for the scoliotic spine：effect of the pelvic obliquity［J］.Stud Health Technol Inform，2010(158)：95-100.

［19］Lalonde NM，Villemure I，Pannetier R，et al.Biomechanical modeling of the lateral decubitus posture during corrective scoliosis surgery［J］.Clin Biomech (Bristol，Avon)，2010，25(6)：510-516.

［20］Driscoll CR，Aubin C，Canet F，et al.Impact of prone surgical positioning on the scoliotic spine［J］.JSpinal Disord Tech，2012，25(3)：173-181.

［21］Clin J，Aubin CE，Parent S，et al.Comparison of the biomechanical 3D efficiency of different brace designs for the treatment of scoliosis using a finite element model［J］.Eur Spine J，2010，19(7)：1169-1178.

［22］Clin J，Aubin CE，Parent S，et al.Biomechanical modeling of brace treatment of scoliosis：effects of gravitational loads［J］.Med Biol Eng Comput，2011，49(7)：743-753.

［23］Berteau JP，Pithioux M，Mesure S，et al.Beyond the classic correction system：a numerical nonrigid approach to the scoliosis brace［J］.Spine J，2011，11(5)：424-431.

［24］Desbiens-Blais F，Clin J，Parent S，et al.New brace design combining CAD/CAM and biomechanical simulation for the treatment of adolescent idiopathic scoliosis［J］.Clin Biomech(Bristol，Avon)，2012，27(10)：999-1005.

［25］Lafon Y，Lafage V，Dubousset J，et al.Intraoperative three-dimensional correction during rod rotation technique［J］.Spine(Phila Pa 1976)，2009，34(5)：512-519.

［26］Lafon Y，Steib JP，SkalliW.Intraoperative three dimensional correction during in situ contouring surgery by using a numerical model［J］.Spine(Phila Pa 1976)，2010，35(4)：453-459.

［27］Li XF，Liu ZD，Dai LY，et al.Dynamic response of the idiopathic scoliotic spine to axial cyclic loads［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2011，36(7)：521-528.

［28］Little JP，Adam CJ.Effects of surgical joint destabilization on load sharing between ligamentous structures in the thoracic spine：a finite element investigation［J］.Clin Biomech(Bristol，Avon)，2011，26(9)：895-903.

［29］Cahill PJ，WangW，Asghar J，et al.The use of a transition rodmay preventproximal junctional kyphosis in the thoracic spine after scoliosis surgery：a finite element analysis［J］.Spine(Phila Pa 1976)，2012，37(12)：687-695.

［30］Pasha S，Aubin CE，Labelle H，et al.Biomechanical analysis of spino-pelvic parameters in adolescent idiopathic scoliosis after spinal instrumentation and fusion：a case study［J］.Stud Health Technol Inform，2012 (176)：125-128.

［31］Zhang H，Hu X，Wang Y，et al.Use of finite element analysis of a Lenke type 5 adolescent idiopathic scoliosis case to assess possible surgical outcomes［J］.Comput Aided Surg，2013，18(3-4)：84-92.

［32］Little JP，IzattMT，Labrom RD，et al.An FE investigation simulating intra-operative corrective forces applied to correct scoliosis deformity［J］.Scoliosis，2013，8 (1)：9.

R682.1+3

A

2015-07-06

馮毅(1971-)，男，副主任醫(yī)師，山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院骨科，030001。

1008-5572(2016)01-0035-05

*本文通訊作者：海涌