目的:比较正常人和髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患者日常活动下脊柱-髋关节的应力分布、位移与矢状面参数。方法:依据1例24岁男性DDH患者(身高175 cm,体质量65 kg)与1名健康男性志愿者的CT图像,采用骨科通...目的:比较正常人和髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患者日常活动下脊柱-髋关节的应力分布、位移与矢状面参数。方法:依据1例24岁男性DDH患者(身高175 cm,体质量65 kg)与1名健康男性志愿者的CT图像,采用骨科通用方法重建两者的髋关节和脊柱计算机辅助设计(computer aided design,CAD)模型,建立其脊柱-髋关节耦合有限元模型,预测在站立和坐下位姿、步行和站立-坐下运动时的脊柱和髋关节应力位移和骨盆相对腰椎的位姿变化。结果:预测所得的正常人在脊柱屈伸、侧弯和旋转时,除L_(2)-L_(3)椎间侧弯角度(5.5°)较既往研究的最小侧弯角度(7.5°)小之外,其余椎间各活动度均在既往研究的范围内,间接证实了有限元模型的有效性。预测所得腰椎间盘最大应力(1.6 MPa)出现在L_(5)-S(S为骶骨)的椎间盘,而最小应力(0.93 MPa)出现在L_(1)-L_(2)的椎间盘,且应力分布从上到下逐渐增大。静态站立和坐位时,DDH患者脊柱均出现明显应力集中且最大应力大于正常人;步态运动过程中,DDH患者脊柱最大应力(约279.68 MPa)明显高于正常人(255.57 MPa),但双侧骨盆位移低于正常人;站立-坐下运动过程中,DDH患者较正常人的髋关节应力和位移呈现与步行相同的趋势。两种运动均表明DDH患者的脊柱-髋关节活动度低于正常人且微观力学性能退变。结论:本研究初步建立了人体脊柱-髋关节耦合有限元模型,并预测了DDH患者相比正常人其脊柱和髋关节的微观力学性能和腰髋联动特性,为临床病因诊断提供新的生物力学方法,为深度探究脊柱-髋关节的生物力学提供了新方法和初步理论参考。展开更多
