氣囊胸腰支具的研究

基于支具對脊柱矢狀面調(diào)理的局限，創(chuàng)新性地提出了在胸腰段增加一個氣囊支具，對矢狀面進行施力。本研究通過建立特發(fā)性脊柱側(cè)凸及支具的三維有限元模型，進行模擬不同矯形方案支具調(diào)理脊柱側(cè)凸的生物力學(xué)研究。

支具模型基本包括了Boston支具的特點，另外在胸腰段矢狀面模擬了一個氣囊襯墊。支具與軀干之間的接觸通過面面接觸單元進行模擬，能良好的將支具施加的載荷傳遞到脊柱上。在3組施力方案中，單純在冠狀面進行施加載荷時，脊柱側(cè)凸的矯形結(jié)果主要在冠狀面，并且隨著施力的增加，矯形結(jié)果更加明顯，當(dāng)施力為60 N時，側(cè)凸矯正率>60％。此種方案中，矢狀面及軸狀面矯形結(jié)果不明顯，并且矢狀面的生理曲度有所減小，和臨床觀察中發(fā)現(xiàn)的平背綜合征情況類似。方案B中，基于文獻報道在脊柱矢狀面施加載荷在改善矢狀面序列的同時，可以對冠狀面的矯形有幫助。通過模擬的氣囊襯墊單純在脊柱矢狀面施加載荷，可以發(fā)現(xiàn)對脊柱側(cè)凸冠狀面矯形有所幫助，當(dāng)施力為60 N時，冠狀面?zhèn)韧钩C正率可以>30％。觀察椎體的旋轉(zhuǎn)度發(fā)現(xiàn)，隨著矢狀面施力的增加，椎體旋轉(zhuǎn)度矯形結(jié)果明顯，這與文獻報道的結(jié)果相一致。方案C中通過組合冠狀面和矢狀面施加載荷，發(fā)現(xiàn)當(dāng)冠狀面分力增大時側(cè)凸矯正明顯，當(dāng)矢狀面分力增大時軸狀面矯形明顯并且可以改善矢狀面序列，通過在矢狀面增加氣囊襯墊結(jié)合冠狀面施力，使得支具調(diào)理更好地做到了脊柱側(cè)凸的三維矯形，避免了傳統(tǒng)支具只注重冠狀面矯形而忽略了矢狀面的矯形結(jié)果，并且矢狀面序列的改善可以防止平背綜合征的發(fā)生。

氣囊支具在下一步臨床應(yīng)用中可以根據(jù)患者的耐受能力調(diào)節(jié)氣囊壓力來增加患者的順應(yīng)性，減少并發(fā)癥。為脊柱側(cè)凸的支具調(diào)理提供了一種新的理念，為下一步氣囊支具的實物設(shè)計及運用打下了基礎(chǔ)。本研究在支具施加載荷過程中采取了一定程度的簡化，比如矯形過程中載荷和邊界條件的設(shè)定，未將模型肌肉軟組織及體表考慮在內(nèi)，施加力直接在支具上施加設(shè)定的冠狀面及矢狀面的力，將支具自身的施力特點進行了簡化。通過有限元方法獲得的脊柱參數(shù)變化可以反映不同方案的調(diào)理趨勢，但是對于新型氣囊胸腰椎支具的實際三維矯形結(jié)果，仍需臨床進一步驗證。