氣囊胸腰支具的研究

基于支具對脊柱矢狀面調理的局限，創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性脊柱側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理脊柱側凸的生物力學研究。

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，脊柱側凸的矯形結果主要在冠狀面，并且隨著施力的增加，矯形結果更加明顯，當施力為60 N時，側凸矯正率>60％。此種方案中，矢狀面及軸狀面矯形結果不明顯，并且矢狀面的生理曲度有所減小，和臨床觀察中發現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，可以發現對脊柱側凸冠狀面矯形有所幫助，當施力為60 N時，冠狀面側凸矯正率可以>30％。觀察椎體的旋轉度發現，隨著矢狀面施力的增加，椎體旋轉度矯形結果明顯，這與文獻報道的結果相一致。方案C中通過組合冠狀面和矢狀面施加載荷，發現當冠狀面分力增大時側凸矯正明顯，當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合冠狀面施力，使得支具調理更好地做到了脊柱側凸的三維矯形，避免了傳統支具只注重冠狀面矯形而忽略了矢狀面的矯形結果，并且矢狀面序列的改善可以防止平背綜合征的發生。

氣囊支具在下一步臨床應用中可以根據患者的耐受能力調節氣囊壓力來增加患者的順應性，減少并發癥。為脊柱側凸的支具調理提供了一種新的理念，為下一步氣囊支具的實物設計及運用打下了基礎。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定，未將模型肌肉軟組織及體表考慮在內，施加力直接在支具上施加設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變化可以反映不同方案的調理趨勢，但是對于新型氣囊胸腰椎支具的實際三維矯形結果，仍需臨床進一步驗證。