腰背肌在退行性脊柱滑脫進展及康復中的生物力學機制

《腰背肌在退行性脊柱滑脫進展及康復中的生物力學機制》是依託同濟大學，由朱睿擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：腰背肌在退行性脊柱滑脫進展及康復中的生物力學機制
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱睿
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

退行性脊柱滑脫是脊柱失穩的一大類，同時也是中老年下腰痛重要病因。腰背肌力學性能的減退是引起退行性脊柱滑脫的重要可能性之一。在臨床工作中，針對腰背肌強度的物理治療是緩解、治療此疾病常用方案，但是對此的科學解釋並不清楚。之所以無法明確的闡述病因以及治療機制，主要原因是針對腰背部肌肉的生物力學研究難度非常高，標本試驗和在體測量都難以獲得可靠的數據。數字仿真有限元模擬為此研究提供了另外一種可能，但是亟需解決幾個關鍵問題，比如肌肉力數值的精確計算，符合解剖結構的肌肉力的載入，仿真模型的驗證等等。因此，本項目主要針對腰背肌在疾病退行性脊柱滑脫髮展和康復中的生物力學機制，通過逆向動態分析軟體計算腰背肌肌肉力數值，載入脊柱有限元模型，用數字仿真有限元研究，輔助結合醫學影像學資料，明確腰背肌力學性能減退的影響，為臨床診治提供生物力學依據。

結題摘要

背景：腰背肌力學性能的減退是引起退行性脊柱滑脫的重要可能性之一。在臨床工作中，針對腰背肌強度的物理治療是緩解、治療此疾病常用方案，但是對此的科學解釋並不清楚。其主要原因是針對腰背部肌肉的生物力學研究難度非常高，標本試驗和在體測量都難以獲得可靠的數據。數字仿真有限元模擬為此研究提供了另外一種可能，但是亟需解決幾個關鍵問題，比如肌肉力數值的精確計算，符合解剖結構的肌肉力的載入，仿真模型的驗證等。主要研究內容：該項目建立了可重複使用的脊柱粘彈性三維有限元模型，研究了近年來腰椎有限元分析常用的載入方式，完善肌肉載荷載入過程，為脊柱生物力學研究提供可重複、投入少的力學模型。闡述肌肉力減弱對退行性脊柱滑脫髮生和進展的影響，為改良物理療法提供建議。發表高質量SCI論文3篇，中華類期刊論文1篇。結合臨床工作中的實際問題和生物力學數字仿真學的基礎研究，設計調試內植物、改進手術器械，獲批專利5項。相關成果參與申請獲得了上海市科技進步一等獎等3個獎項。重要結果、關鍵數據及其科學意義：(1)結果表明模型不同的高度、重量、朝向等對載入過程有重要影響，明確了通過逆向動態分析計算肌肉載荷載入有限元模型的重要參數體系，為進一步有限元數字仿真研究提供基礎數據。(2) 總結綜述近年來腰椎有限元分析常用的載入方式，明確了目前以跟隨載荷為主要腰椎有限元分析的載入方式，提出肌肉載荷載入的重要性。(3) 驗證了肌肉載荷適於載入腰椎有限元模型，並且可以獲得近似生理狀態的軸向載荷和活動度。證明腰背肌肌力減弱可引起或者加重退行性脊柱滑脫髮生。同時發現如果增強其餘肌肉，提供替代的肌肉載荷，可以降低剪下力等力學和運動學數值，結合醫學影像學資料，為臨床物理療法治療退行性脊柱滑脫提供了理論依據。