气囊胸腰支具的研究

基于支具对脊柱矢状面调理的局限，创新性地提出了在胸腰段增加一个气囊支具，对矢状面进行施力。本研究通过建立特发性脊柱侧凸及支具的三维有限元模型，进行模拟不同矫形方案支具调理脊柱侧凸的生物力学研究。

支具模型基本包括了Boston支具的特点，另外在胸腰段矢状面模拟了一个气囊衬垫。支具与躯干之间的接触通过面面接触单元进行模拟，能良好的将支具施加的载荷传递到脊柱上。在3组施力方案中，单纯在冠状面进行施加载荷时，脊柱侧凸的矫形结果主要在冠状面，并且随着施力的增加，矫形结果更加明显，当施力为60 N时，侧凸矫正率>60％。此种方案中，矢状面及轴状面矫形结果不明显，并且矢状面的生理曲度有所减小，和临床观察中发现的平背综合征情况类似。方案B中，基于文献报道在脊柱矢状面施加载荷在改善矢状面序列的同时，可以对冠状面的矫形有帮助。通过模拟的气囊衬垫单纯在脊柱矢状面施加载荷，可以发现对脊柱侧凸冠状面矫形有所帮助，当施力为60 N时，冠状面侧凸矫正率可以>30％。观察椎体的旋转度发现，随着矢状面施力的增加，椎体旋转度矫形结果明显，这与文献报道的结果相一致。方案C中通过组合冠状面和矢状面施加载荷，发现当冠状面分力增大时侧凸矫正明显，当矢状面分力增大时轴状面矫形明显并且可以改善矢状面序列，通过在矢状面增加气囊衬垫结合冠状面施力，使得支具调理更好地做到了脊柱侧凸的三维矫形，避免了传统支具只注重冠状面矫形而忽略了矢状面的矫形结果，并且矢状面序列的改善可以防止平背综合征的发生。

气囊支具在下一步临床应用中可以根据患者的耐受能力调节气囊压力来增加患者的顺应性，减少并发症。为脊柱侧凸的支具调理提供了一种新的理念，为下一步气囊支具的实物设计及运用打下了基础。本研究在支具施加载荷过程中采取了一定程度的简化，比如矫形过程中载荷和边界条件的设定，未将模型肌肉软组织及体表考虑在内，施加力直接在支具上施加设定的冠状面及矢状面的力，将支具自身的施力特点进行了简化。通过有限元方法获得的脊柱参数变化可以反映不同方案的调理趋势，但是对于新型气囊胸腰椎支具的实际三维矫形结果，仍需临床进一步验证。