有限元法在脊柱外科的应用

生物力学是运用力学的观点、方法和理论对生物体结构和功能进行研究的生物物理学分支。生物力学通过研究生物体不同层次的应力与应变、运动、流动和生长的关系，进而解决与医学、生理学相关的力学问题。根据研究对象的不同，生物力学可分为固体生物力学、流体生物力学和运动生物力学等。

通过三维有限元法对脊柱结构进行应力应变分析，可获得模型各部件的应力值和位移值，客观、直观和准确地反映椎体、椎间盘、韧带、肌肉、血管和神经等部件的力学效应状况。

示例：三维有限元法分析脊柱推拿手法的生物力学特征

示例：有限元分析皮质骨轨迹螺钉联合椎弓根螺钉固定椎体运动单元的生物力学性能

方法：基于一位骨质疏松志愿者(骨密度T值< -0.25 SD)的CT数据，建立L3到骶椎椎体功能单元骨质疏松有限元模型。通过有效性验证后，建立传统椎弓根螺钉和CBTPS两种固定模型，比较两种模型在前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转6种工况下内固定的应力及椎体运动单元活动情况；比较两种内固定方式下运动单元的应力分布情况及内固定装置的稳定性。

参考文献：

[1]刘柏杰,周红海,何心愉,覃鸿图,陈龙豪,田君明,陆庆旺.三维有限元法分析脊柱推拿手法的生物力学特征[J].中国组织工程研究,2023,27(27):4385-4392.

[2]陈鉴权,陈茂水,吕洲明,陈荣彬,余照宇,刘万鹏,林新源,林定坤.有限元分析皮质骨轨迹螺钉联合椎弓根螺钉固定椎体运动单元的生物力学性能[J].中国组织工程研究,2023,27(22):3457-3462.

数字智能医学的在脊柱外科的范围：　

3d打印脊柱数字模型，3d打印预置钉道模型，3d打印钛合金椎体等内置物，术前影像导航系统，术中透视,CT影像导航系统，术中o型臂导航系统，脊柱外科智能手术机器人，智能化手术工具。

延伸 “好的课题思维” 结合有限元法对脊柱相关课题进行生物力学研究，体外模型验证+临床病例分析。