مقالة منهجية

نموذج رياضي تم التحقق من صحته تجريبيا لضغط العمود الفقري المحوري لتصور كسر الانضغاط الفقري

DOI:

10.3791/65474

⸱

أغسطس 12, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Orthopaedic Surgery, University of Illinois College of Medicine at Chicago, 2Chicago Medical School, Rosalind Franklin University of Medicine and Science, 3Department of Neurosurgery, University of Illinois College of Medicine at Chicago, 4Department of Orthopaedic Surgery, Orthopaedic and Spine Institute, Northshore University HealthSystem

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا ، نقدم نموذجا تنبؤيا ل VCFs لدعم التدخل الجراحي. تم استخدام أنماط الكسر الميكانيكية الحيوية للفقرات البشرية والجثث الخنازير تحت تحميل الضغط للتحقق من نموذج FEA ، مما يوفر موردا لتصور كسر العمود الفقري بشكل أفضل ودعم استخدام عينات الخنازير في أبحاث العمود الفقري.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتنبأ نموذج تحليل العناصر المحدودة (FEA) الذي تم إنشاؤه في هذه الدراسة بالسلوك الميكانيكي للجسم الفقري تحت تحميل الضغط النقي. تم استخدام أربعة أشواك بشرية وأربعة أشواك جثث خنازير في المنطقة من T9-T12 (الإنسان) و T12-T14 (الخنازير) لاشتقاق بيانات الفشل الميكانيكي الحيوي تحت ضغط محوري نقي. من خلال تنفيذ البيانات من تجارب السحق المحوري هذه ودمجها مع إعادة بناء الفقرات ثلاثية الأبعاد (3D) المشتقة من التصوير المقطعي المحوسب (CT) ، يتنبأ هذا النموذج الجديد رياضيا بسلوك العمود الفقري في كسور ضغط العمود الفقري (VCFs). إن تطوير نموذج رياضي دقيق لديه القدرة على المساعدة في التدخل الجراحي ل VCFs أثناء رأب العمود الفقري ، ورأب الحدبة ، والتقنيات الإضافية المحتملة من خلال تمثيل السلوك الميكانيكي الحيوي بدقة. يمكن تكييفه لهشاشة العظام والاندماج وحالات الميكانيكا الحيوية للزرع لتحسين الدقة الجراحية. يعد فهم نمط كسر العمود الفقري أمرا ضروريا في التخطيط المسبق للجراحة وفهم المخاطر السابقة والمستقبلية. قد تكون الطريقة المقدمة بمثابة مورد إضافي لدراسة وعلاج VCF وتدعم أيضا استخدام عينات الخنازير في أبحاث العمود الفقري.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

كسور الضغط الفقري (VCFs) هي أعطال ميكانيكية حيوية للجسم الفقري الأمامي استجابة للحمل الانضغاطي المحوري1،2. هناك 1-1.5 مليون مريض يعانون من VCFs في الولايات المتحدة كل عام ، مع عوامل خطر ملحوظة بما في ذلك هشاشة العظام والتقدم في العمر وجنس الإناث3،4،5. يمكن أن يعاني المرضى الذين يعانون من VCFs من الألم والإعاقة وتغير الوظيفة الرئوية أو التنفسية وكسر العمود الفقري الثانوي وزيادة خطر الوفاة6،7. تشمل الإدارة السريرية المفضلة العلاج الطبيعي وإعادة التأهيل وإدارة الألم1. يشمل التدخل الجراحي لعلاج VCF رأب العمود الفقري ورأب الحدبة ، ونظام Osseo-Fix لتقليل كسور العمود الفقري ، والدعامة الداخلية ، وتخفيف الضغط الأمامي والخلفي وتثبيتها2،8،9. قد يتضمن التشخيص السريري ل VCF التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ، والتصوير المقطعي المحوسب بالإصدار البوزيتروني (PET) ، والتصوير المقطعي المحوسب بالإصدار الفردي من الفوتون (SPECT) 10 - ومع ذلك ، فإن التصور الإضافي ومحاكاة كسر العمود الفقري قد يتحايل على قيود طرائق التصوير هذه. تهدف هذه الورقة إلى تحديد طريقة العناصر المحدودة ل VCF ، والتي تم التحقق من صحتها من خلال تجارب الضغط الفيزيائي ، والتي تسمح بنمذجة دقيقة وتصور الميكانيكا الحيوية للكسر.

تحليل العناصر المحدودة (FEA) هو طريقة هندسية مستخدمة على نطاق واسع لمحاكاة استجابة الجسم للظروف الفيزيائية والتنبؤ بها رياضيا11. في حين أن العديد من الدراسات التي أجريت على VCF تستخدم FEA12،13،14 ، فإن العديد من هذه الدراسات تتضمن النمذجة المشتقة من التصوير المقطعي المحوسب من المرضى الأحياء وستستفيد من التحقق جنبا إلى جنب من استجابة الفقرة في كسر الضغط الجسدي الفعلي. لا تحدد هذه الدراسة عملية FEA فحسب ، بل تحدد أيضا بروتوكول المحاكاة الفيزيائية لكسر الضغط المحوري.

تم استخدام FEA في التخطيط المسبق للجراحة في مجموعة متنوعة من الإعدادات السريرية ، بما في ذلك إصلاح القولون والمستقيم ، وإجراءات الفم والوجه والفكين ، وإعادة بناء العظام15،16،17. يوفر FEA استجماما افتراضيا ثلاثي الأبعاد لموقع أو عضو ، مما قد يسهل الفهم التشريحي للاحتياجات الجراحية الفريدة للمريض. يمكن لنموذج العناصر المحدودة إعادة إنشاء حجم وشكل واتجاه وسلوك كائن مادي استجابة للأحمال أو الضغوط الخارجية ، وهو أمر مفيد في تحسين التقنيات الجراحية.

تهدف هذه الدراسة إلى وصف هذا النموذج الإضافي للمساعدة في تحسين تصور VCF ، والذي قد يزيد من العلاج عن طريق رأب العمود الفقري ورأب الحدبة بالبالون. قد تكون الطريقة الموصوفة مفيدة في توحيد البحث الذي يتم إجراؤه في تجارب الكسر الميكانيكية الحيوية وتقدم مزايا مقارنة بالبروتوكولات التقليدية المتعلقة بالتكلفة والوقت واختيار العينة. توفر هذه الطريقة أيضا دعما للنماذج الرياضية التي تم إنشاؤها مسبقا لكسور الانضغاط والتي استخدمت التصوير الطبي وتحليل العناصر المحدودة12،13،14،18. يمكن أن يوفر التصور التكميلي لمورفولوجيا VCF أداة لتحسين العلاج. تقترح هذه الدراسة نموذجا رياضيا يتنبأ ب VCF تحت تحميل الضغط المحوري ، مدعوما بالاختبارات التجريبية الفيزيائية ، في العينات البشرية والخنازير.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم إجراء جميع التجارب وفقا لأخلاقيات البحث البشري ذات الصلة وإرشادات رعاية في كلية الطب بجامعة إلينوي.

1. تحضير العينة

ملاحظة: يتم وصف VCFs على نطاق واسع للمنطقة الصدرية القطنية ، حيث تحدث معظم كسور ضغط الوتد في منطقة منتصف الصدر19. لهذا السبب ، تم استخدام الفقرات الصدرية T9-T12 من البشر و T12-14 من الخنازير في هذه التجارب (الجدول 1).

  1. الحصول على أربعة أشواك بشرية جثثة.
  2. احصل على أربعة أشواك خنازير جثث متوفرة تجاريا.
  3. تحديد الفقرات T9-12 و T12-14 للفقرات البشرية والخنازير ، على التوالي. تأكد من وجود ما مجموعه ستة عشر فقرة بشرية واثني عشر فقرة خنزيرية.
  4. باستخدام منشار عظمي دائري الرأس ومشرط تشريح ، قم بتشريح الفقرات المحددة وإزالة الأنسجة الرخوة والأربطة العضلية والأقراص الفقرية.
  5. إجراء فحوصات التصوير المقطعي المحوسب لكل فقرة نخاعية بالمواصفات المدرجة في الجدول 2.
  6. باستخدام أدوات التشريح ، قم بإزالة العناصر الخلفية للفقرات (العملية الشائكة ، والعملية المستعرضة ، ومفاصل الوجه ، والصفيحة ، والعنيق) ، بعد الانحناء بين العنق والجسم الفقري ، بحيث يبقى الجسم فقط (الشكل التكميلي 1).
  7. قم بتلميع الأسطح العلوية والسفلية لكل جسم فقري لضمان سطح مستو للضغط. قم بإزالة بقايا الأنسجة الرخوة والأنسجة المتبقية على الأسطح العلوية والسفلية للفقرات باستخدام مشرط وملقط قياسيين.
  8. احصل على 15 و 12 نواة قشرية من الجوانب العلوية والسفلية للفقرات للعينات البشرية والخنازير ، على التوالي. احصل على النوى القشرية باستخدام منشار عظمي متذبذب لإزالة عينة 1 سم × 1 سم من العظم القشري واستخدم مشرطا قياسيا لإزالة العظم الإسفنجي المتبقي.
  9. قم بإجراء اختبار الكثافة على العينات عن طريق وزن كل قلب قشري داخل أنبوب مقاس بالحجم لتحديد القياس (الشكل التكميلي 2).
  10. استعدادا لتجارب الضغط ، استخدم صور التصوير المقطعي المحوسب لإنشاء دليل بوليمر بلاستيكي مطبوع ثلاثي الأبعاد للمظهر الجانبي السفلي للجسم الفقري (الشكل التكميلي 3).
  11. باستخدام آلة القطع بالليزر ، قم بإنشاء أربعة ثقوب لتحديد المستويات السهمية والإكليلية من خلال مركز الكتلة.

2. إنشاء شبكة نموذج ثلاثية الأبعاد من التصوير الشعاعي (الشكل التكميلي 4)

  1. افتح برنامج MIMICS (برنامج معالجة الصور).
  2. قم باستيراد صور التصوير المقطعي المحوسب التي تم الحصول عليها مسبقا في الخطوة 1.5. انقر فوق ملف > معالج مشروع جديد > استيراد ملف DICOM.
  3. قم بإنشاء عتبة جديدة عن طريق تحديد جديد ضمن علامة التبويب الأقنعة وقم بتطبيق الإعدادات الافتراضية المحددة للعظام (CT).
  4. أعد تسمية القناع الجديد بشكل مناسب (على سبيل المثال ، العمود الفقري البشري 1 ، T9).
  5. انقر فوق Control + Select the new mask، وحدد Calculate 3D > Optimal Quality > Calculate. سيظهر النموذج ثلاثي الأبعاد في الربع السفلي الأيمن.
  6. حدد File > Export > 3-matic > Select 3D Object، الذي يحتوي على الملف المسمى.
  7. حدد Fix > Smooth > Select 3D Object > Apply عند Smooth Factor 0.5.
  8. حدد معالج الإصلاح > الإصلاح > اتبع النصائح. استمر في النقر فوق اتبع النصائح حتى تظهر المطالبة # المكتشفة باللون الأخضر. تعمل هذه الخطوة على تحسين الحواف والأصداف والمثلثات المتداخلة.
  9. حدد تصميم > إنشاء بدائية تحليلية > إنشاء مستوى مرجعي.
  10. حدد النقاط وتقدم بطلب للحصول على النقاط 1-3 من مستوى الإسناد. حدد متوسط الأسطح الجمجمية والذيلية المستوى المستعرض الموازي للصفائح الطرفية العلوية والسفلية. يتم تعريف المستوى السهمي على أنه عمودي على المستوى المستعرض ، ويمر عبر مركز الكتلة من الاتجاه الأمامي إلى الخلفي للفقرات بعد العملية الشائكة.
  11. في شريط الأدوات الأيسر، قم بتغيير شبكة السطح من Smooth Shaded إلى Filled with Triangle Edges.
  12. حدد Remesh > Uniform Remesh > اضبط طول حافة المثلث على 1.0 مم > تطبيق.
  13. حدد Remesh > Create Volume Mesh > Apply.
  14. أنقذ*. ملف INP.

3. تعيين خصائص المواد لشبكة الحجم (الشكل التكميلي 5)

  1. قم بتصدير الملف مرة أخرى إلى برنامج معالجة الصور.
  2. قم بتحويل قيم تدرج الرمادي CT إلى قيم كثافة حقيقية باستخدام معايرة المعادن كما هو موضح سابقا ، باستخدام قيم الكثافة التي تم الحصول عليها في الخطوة 1.920،21.
    ملاحظة: القيم الناتجة لمعامل Young (E) ، وإجهاد الخضوع (εy) ، ومعامل Poisson (ν) موضحة أدناه. يتم حساب معامل Young كدالة للكثافة الظاهرة والنسبة المفترضة ρapp/ρالرماد يساوي 0.6.
    figure-protocol-1
  3. ضمن FEA، حدد تعيين المواد.
  4. قم بتعيين قيم لمعامل يونغ ، وسلالة العائد ، ومعامل بواسون كما هو محدد أعلاه. الحد الأدنى لقيمة التدرج الرمادي يحد من الكثافة إلى 0.01 جم / سم3 لتجنب قيم الكثافة السالبة التي لا يمكن الحصول عليها.
  5. انقر فوق تصدير > Abaqus > حدد ملف> وإضافة خانات اختيار إضافة > لملف إخراج واحد وإنشاء تجميع > حدد موافق.
  6. افتح Abaqus CAE > انقر بزر الماوس الأيمن فوق > خصائص > مجلد ابدأ .
  7. انقر بزر الماوس الأيمن > تنسيق النص المنسق > الجديد > إعادة التسمية والتحويل من .txt إلى .m
  8. افتح الملف الجديد في MATLAB > في المحرر ، وقم بتعيين سلوك ما بعد الخضوع على أنه بلاستيك تماما ، كما هو موضح في المعادلة التالية ، مع القيد (σ):
    figure-protocol-2
  9. انقر فوق تشغيل لأداء الوظيفة.

4. تحليل العناصر المحدودة

  1. حدد الوحدة النمطية > الخطوة > إنشاء > ديناميكي وصريح > المتابعة > موافق.
  2. حدد الوحدة النمطية > تحميل > إدارة حالة الحدود > الخطوة: > متابعة إزاحة / تدوير > الأولية.
  3. حدد الحد السفلي للشبكة وحدد تم.
  4. حدد الوحدة النمطية > شبكة > حدد الجزء > تعيين نوع العنصر > تم > الضغط ثلاثي الأبعاد > حدد نعم لحذف العنصر.
  5. حدد الوحدة النمطية > تحميل > إدارة حالة الحدود > إنشاء > الخطوة 1 > التأكد من أن الفئة ميكانيكية > متابعة.
  6. حدد الحد العلوي للشبكة وحدد تم.
  7. حدد الوحدة النمطية > التفاعل > النقطة المرجعية > تعيينها إلى شبكة.
  8. حدد Constraint Manager > Create > Rigid Body > Tie وحدد الحد الفائق للشبكة > تعيين النقطة المرجعية > تم. ابحث عن موقع النقطة المتحكم فيها باستخدام تقنية حمل المتابع ، حيث يكون حمل المتابع مماسا لمنحنى العمود الفقري ، مما يضمن أن النقطة الخاضعة للرقابة تقع عند 10٪ من عرض الجسم الفقري على طول المستوى السهمي من مركز إسقاط الكتلة من اللوحة العلوية (الشكل التكميلي 6) 22.
  9. حدد الوحدة النمطية > تحميل > إدارة شروط الحدود > إنشاء > تعيين الحمل عند النقطة المرجعية.
  10. ضمن تحرير شرط الحدود، حدد إنشاء سعة > متابعة > تعيين معدل إزاحة 3 مم/دقيقة.
  11. حدد الوحدة النمطية > خاصية > مدير المواد > إنشاء مرونة > ميكانيكية > > مرونة > تعيين بيانات الإدخال (الجدول 3).
  12. حدد اللدونة الميكانيكية > > البلاستيك.
  13. حدد الوحدة النمطية > الخطوة > إدارة طلبات إخراج الحقل > تم إنشاؤه > فشل/كسر > تحديد ضرر انضغاط وحالة > الحالة/الحقل/المستخدم/الوقت.
  14. حدد الوحدة النمطية > الوظيفة > مدير المهام > النتائج > التصور > الضرر > محدد الإطار > زيادة الحمل باستخدام شريط تمرير الخطوة.
  15. توثيق نقطة الفشل المحددة مسبقا.

5. الاختبار التجريبي

  1. قم بتكوين لوحة التحميل العلوية على موصل MTS ، مما يسمح بالدوران الحر حتى 5 درجات.
  2. ضع جسم العمود الفقري على لوحة الضغط السفلية.
  3. تتبع صورة ظلية للجسم الفقري للتأكد من أن مركز التحميل محاذاة مع 10٪ من عرض الجسم الفقري من مركز الكتلة في الاتجاه السهمي.
  4. ضع المظهر الجانبي السفلي للجسم الفقري على المخطط التفصيلي ، الموجه بواسطة قطعة البوليمر المطبوعة ثلاثية الأبعاد الموضحة في الخطوتين 1.10 و 1.11.
  5. قم بتوجيه معدات تتبع البيانات لالتقاط تغييرات الحركة وتثبيت العلامة الرقمية على لوحة التحميل.
  6. احصل على صور ما قبل الضغط للأجسام الفقرية في جميع المشاهدات. توجيه جهاز التقاط الفيديو.
  7. باستخدام آلة أنظمة اختبار المواد (MTS) ، قم بتطبيق حمولة محورية بمعدل إزاحة شبه ساكنة يبلغ 3 مم / دقيقة ، حيث يتم تعيين الفشل على أنه 1/3 من ارتفاع الفقرة. تقوم آلة MTS تلقائيا بإخراج الحمل (N) لكل تجربة.
  8. استخدم إحداثيات ثلاث معالم رقمية على المقياس لحساب الإزاحة من علامة المركز.
  9. استخدم إحداثيات أربع نقاط رقمية للمستويات السهمية والإكليلية لحساب السطح العلوي (الشكل التكميلي 7).
  10. احصل على صور ما بعد الضغط للأجسام الفقرية في جميع المشاهدات.

6. تحليل البيانات

  1. يجمع MTS قيم الحمل والتمديد لحساب منحنى إزاحة الحمل. من كل من FEA والضغط التجريبي ، استخدم قيم الصلابة والقوة لإجراء التحليل الإحصائي.
    ملاحظة: الصلابة هي المنحدر في مساره الخطي ، والقوة هي أعلى نقطة للاستجابة المرنة. أخيرا ، يتم تحديد نمط الفشل من خلال تحديد أي كسر على طول حمل الضغط من العناصر المحدودة ذات السلالة البلاستيكية غير الصفرية.
  2. إجراء جميع التحليلات الإحصائية باستخدام برنامج تحليل البيانات المناسب.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

من فقرات الخنازير ال 12 ، تم تصوير منحنيات إزاحة الحمل التي تم الحصول عليها لجميع العينات في الشكل 1 ، حيث أظهرت جميع منحنيات البيانات التجريبية أنماطا متشابهة. تظهر النتائج متوسط صلابة وقوة العمود الفقري 9.54 ±1.1 كيلو نيوتن / مم (النطاق 6.73-13.63 كيلو نيوتن / مم) و 10.2 ± 0.86 كيلو نيوتن (النطاق 8.1-13 كيلو نيوتن). أظهر تحليل الفيديو لاختبارات الضغط التجريبية نمط فشل شائع عبر العينات. يتكون نمط الفشل من ثلاثة خطوط كسر. ظهر أول خطين للكسر في السطح الخلفي الجانبي للجسم ، حيث انتشر الفشل عمو...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في حين أن FEA المشتق من CT هو أداة راسخة لنمذجة السلوك الميكانيكي الحيوي ، إلا أن القليل من الدراسات تطبق النمذجة الرياضية جنبا إلى جنب مع التحقق المادي في سياق VCFs. توضح هذه الدراسة نموذجا رياضيا تنبؤيا دقيقا ل VCF الصدري القطني ، مدعوما بالضغط التجريبي للخنازير والعمود الفقري الجثث البشري. يشتمل النموذج على القوة والصلابة ونمط الكسر وميكانيكا الحمل وخصائص المواد للتنبؤ رياضيا باستجابة الفقرات للحمل المحوري. أوجه التشابه المورفولوجية بين الخنازير والعمود الفقري البشري راسخة وتحفز على ا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه، ولا يوجد تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم البحث الوارد في هذا المنشور من قبل مؤسسة Cocomo.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
3-MATICMaterialise  v15.0 
Abaqus / CAESimulian / a
الميزان التحليليSigma AldrichOH30122634
أشواك الخنازير الجثثة  محل جزارة محلي ، شيكاغو ، IL
CT MachineSiemensSOMATOM Definition AS
Epredia   ؛ منشار عظم شاندون ذو طرف دائري ، شفرة: 8 بوصة. × 2.5 بوصة. (20.3 بوصة. 6.4 سم)، قياسي، 11.5 بوصة. (29.2 سم)Fischer Scientific40018
Fisherbrand  ملاقط متوسطة الرأس دقيقة / ملقطFischer Scientific12-000-157
Integra Miltex & nbsp ؛ مشارط معقمة قياسيةFischer Scientific12-460-451
آلة القطع بالليزر / طابعة ثلاثية الأبعادFusion3F400HFR
Mimics Software تجسيدv2.0
NDI Optotrak CertusNextGen ErgonomicsCertus Products
منشار العظامOrthopedicDrillsOTS-1
SPSS Statistics من IBMv27
مع حاجز رطوبة مقاوم للماء، 58.4 × 61 سم، 410 مل، أزرق، 200/csVWR INTERNATIONAL INC 56616-032
العظام وسادات سفلية ماصة

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wong, C. C., McGirt, M. J. Vertebral compression fractures: A review of current management and multimodal therapy. J Multidiscip Healthc. 6, 205-214 (2013).
  2. Alexandru, D., So, W. Evaluation and management of vertebral compression fractures. Perm J. 16 (4), 46(2012).
  3. Donnally, C. J., DiPompeo, C. M., Varacallo, M. Vertebral Compression Fractures. , StatPearls Publishing. Treasure Island, FL. (2023).
  4. Waterloo, S., et al. Prevalence of vertebral fractures in women and men in the population-based Tromsø Study. BMC Musculoskelet Disord. 13, 3(2012).
  5. Ji, M., Yu, Q. Primary osteoporosis in postmenopausal women. Chronic Dis Transl Med. 1 (1), 9-13 (2015).
  6. Ong, K. L., Beall, D. P., Frohbergh, M., Lau, E., Hirsch, J. A. Were VCF patients at higher risk of mortality following the 2009 publication of the vertebroplasty "sham" trials. Osteoporos Int. 29 (2), 375(2018).
  7. Yamauchi, K., et al. A risk factor associated with subsequent new vertebral compression fracture after conservative therapy for patients with vertebral compression fracture: a retrospective observational study. Arch Osteoporos. 15 (1), 9(2020).
  8. Chaudhary, S. B., Savage, J. W. Is cement augmentation a viable treatment option for an osteoporotic compression fracture. Clin Spine Surg. 31 (5), 185-187 (2018).
  9. Ender, S. A., Wetterau, E., Ender, M., Kühn, J. P., Merk, H. R., Kayser, R. Percutaneous stabilization system Osseofix® for treatment of osteoporotic vertebral compression fractures - Clinical and radiological results after 12 months. PLoS One. 8 (6), e0065119(2013).
  10. Mauch, J. T., Carr, C. M., Cloft, H., Diehn, F. E. Review of the imaging features of benign osteoporotic and malignant vertebral compression fractures. Am J Neuroradiol. 39 (9), 1584-1592 (2018).
  11. Szabó, B., Babuška, I. Finite Element Analysis: Method, Verification and Validation. , Second Edition, John Wiley & Sons Inc. (2021).
  12. Nakashima, D., et al. Finite element analysis of compression fractures at the thoracolumbar junction using models constructed from medical images. Exp Ther Med. 15 (4), 3225-3230 (2018).
  13. Zhao, W. T., Qin, D. P., Zhang, X. G., Wang, Z. P., Tong, Z. Biomechanical effects of different vertebral heights after augmentation of osteoporotic vertebral compression fracture: A three-dimensional finite element analysis. J Orthop Surg Res. 13 (1), 32(2018).
  14. Takano, H., Yonezawa, I., Todo, M., Hazli Mazlan, M., Sato, T., Kaneko, K. Biomechanical study of vertebral compression fracture using finite element analysis. J Appl Math Phys. 05 (04), 953-965 (2017).
  15. Guachi, R., Bini, F., Bici, M., Campana, F., Marinozzi, F. Finite element model set-up of colorectal tissue for analyzing surgical scenarios. Lecture Notes in Computational Vision and Biomechanics. 27, Springer. Cham. (2018).
  16. Lisiak-Myszke, M., Marciniak, D., Bieliński, M., Sobczak, H., Garbacewicz, Ł, Drogoszewska, B. Application of finite element analysis in oral and maxillofacial surgery-A literature review. Materials (Basel). 13 (14), 3063(2020).
  17. Chen, W. P., Tai, C. L., Shih, C. H., Hsieh, P. H., Leou, M. C., Lee, M. S. Selection of fixation devices in proximal femur rotational osteotomy: Clinical complications and finite element analysis. Clin Biomech. 19 (3), 255-262 (2004).
  18. Zuo, X. H., et al. Finite element analysis of wedge and biconcave deformity in four different height restoration after augmentation of osteoporotic vertebral compression fractures. J Orthop Surg Res. 16 (1), 138(2021).
  19. Wood, K. B., Li, W., Lebl, D. S., Ploumis, A. Management of thoracolumbar spine fractures. Spine J. 14 (1), 145-164 (2014).
  20. Silva, M. J., Keaveny, T. M., Hayes, W. C. Computed tomography-based finite element analysis predicts failure loads and fracture patterns for vertebral sections. J Orthop Res. 16 (3), 300-308 (1998).
  21. Giambini, H., Qin, X., Dragomir-Daescu, D., An, K. N., Nassr, A. Specimen-specific vertebral fracture modeling: a feasibility study using the extended finite element method. Med Biol Eng Comput. 54 (4), 583-593 (2016).
  22. Rohlmann, A., Neller, S., Claes, L., Bergmann, G., Wilke, H. J. Influence of a follower load on intradiscal pressure and intersegmental rotation of the lumbar spine. Spine (Phila Pa 1976). 26 (24), E557-E561 (2001).
  23. Guitteny, S., Lee, C. F., Amirouche, F. Experimentally validated finite element analysis of thoracic spine compression fractures in a porcine model. Bioengineering. 11 (1), 96(2024).
  24. Busscher, I., Ploegmakers, J. J. W., Verkerke, G. J., Veldhuizen, A. G. Comparative anatomical dimensions of the complete human and porcine spine. Eur Spine J. 19 (7), 1104(2010).
  25. Sheng, S. R., Wang, X. Y., Xu, H. Z., Zhu, G. Q., Zhou, Y. F. Anatomy of large animal spines and its comparison to the human spine: a systematic review. Eur Spine J. 19 (1), 46-56 (2010).
  26. Abbasi, H., Abbasi, A. Using porcine cadavers as an alternative to human cadavers for teaching minimally invasive spinal fusion: Proof of concept and anatomical comparison. Cureus. 11 (11), e6158(2019).
  27. Wilke, H. J., Geppert, J., Kienle, A. Biomechanical in vitro evaluation of the complete porcine spine in comparison with data of the human spine. Eur Spine J. 20 (11), 1859(2011).
  28. Busscher, I., Van Der Veen, A. J., Van Dieen, J. H., Kingma, I., Verkerke, G. J., Veldhuizen, A. G. In Vitro biomechanical characteristics of the spine: A comparison between human and porcine spinal segments. Spine (Phila Pa 1976). 35 (2), E35-E42 (2010).
  29. Nordberg, R. C., et al. Biochemical and biomechanical characterization of the cervical, thoracic, and lumbar facet joint cartilage in the Yucatan minipig. J Biomech. 142, 111238(2022).
  30. Hsieh, M. K., et al. Biomechanical evaluation of position and bicortical fixation of anterior lateral vertebral screws in a porcine model. Sci Rep. 13 (1), 454(2023).
  31. Shiba, K., Taneichi, H., Namikawa, T., Inami, S., Takeuchi, D., Nohara, Y. Osseointegration improves bone-implant interface of pedicle screws in the growing spine: a biomechanical and histological study using an in vivo immature porcine model. Eur Spine J. 26 (11), 2754-2762 (2017).
  32. Dai, H., et al. Biomechanical comparison between unilateral and bilateral percutaneous vertebroplasty for osteoporotic vertebral compression fractures: A finite element analysis. Front Bioeng Biotechnol. 10, 978917(2022).
  33. Ottardi, C., La Barbera, L., Pietrogrande, L., Villa, T. Vertebroplasty and kyphoplasty for the treatment of thoracic fractures in osteoporotic patients: A finite element comparative analysis. J Appl Biomater Funct Mater. 14 (2), e197-e204 (2016).
  34. Che, M., et al. Finite element analysis of a new type of spinal protection device for the prevention and treatment of osteoporotic vertebral compression fractures. Orthop Surg. 14 (3), 577-586 (2022).
  35. Imai, K. Analysis of vertebral bone strength, fracture pattern, and fracture location: A validation study using a computed tomography-based nonlinear finite element analysis. Aging Dis. 6 (3), 180(2015).
  36. McCall, T., Cole, C., Dailey, A. Vertebroplasty and kyphoplasty: A comparative review of efficacy and adverse events. Curr Rev Musculoskelet Med. 1 (1), 17-23 (2008).
  37. Presbítero, G., Gutiérrez, D., Lemus-Martínez, W. R., Vilchez, J. F., García, P., Arizmendi-Morquecho, A. Assessment of quality in osteoporotic human trabecular bone and its relationship to mechanical properties. Appl Sci. 11 (12), 5479(2021).
  38. Tamimi, I., et al. Composition and characteristics of trabecular bone in osteoporosis and osteoarthritis. Bone. 140, 115558(2020).
  39. Dall'Ara, E., et al. A nonlinear finite element model validation study based on a novel experimental technique for inducing anterior wedge-shape fractures in human vertebral bodies in vitro. J Biomech. 43 (12), 2374-2380 (2010).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Vertebral Compression FractureAxial Spinal CompressionFinite Element AnalysisBiomechanical FailureComputed TomographyThree Dimensional ReconstructionVertebroplastyKyphoplastyPorcine Spine ModelOsteoporosis Biomechanics
الفيديو قريباً

مقالات ذات صلة