背景:脊柱作为人体的中轴骨骼,是身体的支柱,有负重、减震、保护和运动等功能。当脊柱疾患发生时,常会导致患者出现外观畸形、背部疼痛、下肢疼痛甚至瘫痪等严重后果。有限元分析法应用于脊柱外科可以进行脊柱疾患的建模及力学分析,为脊柱疾患的发生机制,治疗方案及预后判断提供了研究方法。目的:综述有限元分析法在各类型脊柱疾患中的应用现状。方法:使用计算机检索在Pub Med、中国知网和万方数据库发表的关于有限元分析法及脊柱疾患的相关文献。文献发表时间为2012-2022年。英文检索词:“Finite Element Method,Spine,Scoliosis,Spinal Fracture,Intervertebral Disk Degeneration,Osteoporosis,Biomechanics,Review”,中文检索词:“有限元法、脊柱、脊柱侧凸、脊柱骨折、椎间盘退变、骨质疏松、生物力学、综述”,最终共纳入53篇文献进行综述。结果与结论:(1)有限元分析法是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟,利用简单而又相互作用的元素(即单元),就可以用有限数量的单元去逼近无限未知量的真实系统。(2)有限元分析法已成为脊柱外科领域研究的有力工具,使外科医生能够更直观地理解生理和病理情况下的脊柱生物力学。(3)患者个性化有限元模型的构建可以用于患者病情评估以及术前和术中规划,从而避免神经、肌肉和血管的损伤。(4)由于有限元分析法只是真实条件的数字模拟,它还不能精确模拟体内实际情况,有许多特征无法利用有限元法表示。(5)现阶段大多脊柱模型均以成人的脊柱刚度特性进行研究,而缺乏年轻脊柱的材料属性,这降低了对发育性脊柱疾病研究的准确性。未来研究者们需建立各个年龄段的脊柱模型,研究不同年龄段脊柱的材料属性。
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