ההתנהגות המכנית של הדיסק השדרה היא היסוד להבנת בריאות הספיןאל, אבחון הפרעות גב, ועיצוב טיפולים יעילים. במהלך שני העשורים האחרונים, סימולציה חישובית - במיוחד ניתוח אלמנט סופי (FEA) - הפך כלי חיוני עבור חוקרים המבקשים לחזות כיצד דיסקים משולבים על ידי הסרת תרחישים מתקדמים, בדיקות טעינה בעולם האמיתי, על ידי מתן חלון לא פולשני לתוך הלחץ הפנימי, ולהגדיל את המנגנונים מתקדמים אלה, אשר פותחים מנגנוני בדיקה מתקדמת, בדיקות בדיקה, בדיקות תאורה אחורית, וגרסאות מחקר מעמיקות, מנגנוני תגובה.

אנטומיה ותפקוד של ה- Intervertebral Discccc

הדיסק הבין-מולאלי הוא מפרק מיוחד fibrocartilaginous יושב בין גופים ונדטרליים סמוכים בעמוד השדרה.תפקידיו העיקריים הם לשאת ולהפיץ עומסים ציריים, לאפשר תנועה מוגבלת (מתח, הרחבה, התכה מאוחרת, וסיבוב), וספוג במהלך פעילויות יומיומיות כגון הליכה, הרמת, ו הקפיצה.דיסק בריא מורכב משלושה אזורים משולבים אך משולבים: גרעין pulus, avalus, arcus, וסילוק, וסילוק, וסילוק, ו-carsoperreaginestos.

Nucleus Pulposus

הפולפוס הגרעיני הוא ליבת יבשה, דמוי ג'ל, התופסת את החלק המרכזי של הדיסק.בדיסק צעיר ובריא הוא מכיל כ 70–90% מים על ידי משקל, יחד עם פרוטוגליקאנס (בעיקר אגרקאן), סוג II של סיבי קולגן קריטיים, ו- elastin. זה תכולת מים גבוהה הופכת את הגרעין למעשה בלתי ניתן לפירוק תחת לחץ חיצוני, ומאפשרת לחץ חיצוני נגד גירוי מתמשך (מטען נוזל נוזלי) ולהפחית את זה גם נגד גירוי מתמשך (מטען נוזל).

תגיות: Annulus Fibrosus

האננולוס fibrosus יוצר את הטבעת החיצונית הקשה של הדיסק.It מורכב מ 15-25 lamellae קונצנטרי, כל אחד מורכב בעיקר מסוג I קולגן סיבים מוכוונת בזווית משנה (בערך ±30 מעלות צלזיוס) למבנה הליברטי האופקי), זה נותן את ההתנגדות יוצאת דופן למתחים Tenile ו- to thenuxily מכיל תפקיד כפול של עצב פנימי יותר, בעודוריד חיצוני, בעודוריד, הוא מסוגל להוביל יותר ליציבות פנימית.

תזמון קרמי

לוחות הסיום הקליליים הם שכבות דקות של ריצוף hyaline המכסות את פני השטח העליון והנחות של הדיסק, הפרדה אותו מהגוף האנדרטואלי.הם משמשים כממשק שניתן להחלפה תזונתית באמצעות דיפוזיה מאספקת הדם האנדנבולית - תהליך חיוני לבריאות הדיסק, כי הדיסקה הבוגרת היא גם תפקיד מכני: הם מחלקים את המטענים הדחוסים או למנוע את הפחתת הנזקים לתוך הדחיסות.

סוגי העיכובים ב-Switchal Discc

עמוד השדרה נתון למגוון רחב של עומסים מכניים במהלך חיי היומיום.כדי לדמות באופן מדויק התנהגות דיסק, החוקרים רואים כמה מצבי טעינה בסיסיים, לעתים קרובות בשילוב כדי לשחזר מציאותי בתנאי vivo. להלן הוא דיון מורחב על סוגי הטעינה העיקריים.

דיכוי

דחיסה Axial מתעוררת מפעילות כגון עמידה, ישיבה ורמתילה. במהלך דחיסה, הגרעין pulposus לחץ, יצירת לחץ הידרוסטטי הדוחף החוצה נגד סיבים annulus. האננולוס חווה מתח ב circumferential (hoop) חזק, בדיסק קשיח, ההתפלגות הלחץ היא אחידה יחסית, אבל degenerations זה היחסים בין 3,000 ל-N-1,000 הם מעל למטרים של פעילות קשה.

המונחים: Axial Rotation

טוריון מתרחש כאשר עמוד השדרה מעוות – למשל, במהלך תנודת גולף או תוך חתירה לטורסו. כי הסיבים ההתנגשות של הדיסק כבר נמצאים תחת מתח של לחץ גרעיני, עומסים נוספים גורמים לדלקת ה annular להפוך מתוחים בצד אחד ודחוסים בצד השני.

גמישות וההרחבה

ספין קדימה (מתח) ומאחורי הקלעים לאחור (המתח) הם תנועות ספין-אלמנטיות בסיסיות. במהלך הגמישות, החלק הקדמי של דחיסות הדיסק בעוד האזור הקדמי ממוקם במתח.תבנית הלחץ הסימטרית הזאת יכולה לדחוף את גרעין pulposus posus לוכד באופן מיידי.Over הזמן, טעינה חוזרת נוטה לתרום לפירוק ופודמנטק עמוק יותר של אינטראקציה, הוא לעתים קרובות יותר מורכב של עומסי, ופרקרטי.

Shear Loading

כוחות Shear פועלים במקביל למטוס הדיסק, מה שגורם לבלוטות צמודות זה לזה. Anterior-posterior shear מתרחשת במהלך תנועות כמו ריאות קדימה או הרמת עם גב מעוגל; מאוחר יותר היא מתרחשת במהלך flexion צדדי. נוקשות של השבר היא נמוכה משמעותית מהנוקשות הדחיסה שלה, מה שהופך אותו פגיע לפציעה תחת עומסים גבוהים - במיוחד כאשר יש נפיחות רבה של סגסוגת עם דחיסה של דחיסה, עם דחיסה פתאומית גבולית, עם דחיסה, עם דחיסה, עם דחיסה, עם דחיסה מוגברת של דחיסה מוגברת של דחיסה, עם דחיסה, עם דחיסה של דחיסה של דחיסה של דחיסה, עם דחיסה, היא עלולה להיות נמוך במידה ניכרת.

טעון משולב

בטענת Vivo היא כמעט תמיד רב-לשונית.לדוגמה, הרמת קופסה מהקומה כוללת דחיסה (מכובד האובייקט והגוף העליון), flexion (בהמשך קדימה), ו- Shear (הנטייה מתקדמת) משלבת תנאים משולבים אלה על ידי יישום כוח ורגעים בו זמנית.ניתוחים כאלה הראו כי שילוב של טעינה מייצרת ריכוזים ודפוסי זרימה נוזליים שאינם ניתנים לחיזוי משיטות טעינה אינדיבידואליות בלבד.

טכניקת סימבול: ניתוח יסודות פינטיט בפרט

ניתוח אלמנט פינטיט (FEA) נשאר השיטה החישובית הנפוצה ביותר ללימוד מכניקת דיסקים.הטכניקה מפצה את הגיאומטריה הדיסקית לאלפים או מיליוני מרכיבים קטנים, כל אחד מהם הוא תכונות חומריות ספציפיות.על ידי פתרון קבוצות של משוואות חלקית, FEA צופה עקירה, לחץ, לחץ ולחץ נוזלי לאורך כל המודל תחת עומסים החלים.

גאומטריה ודור מרש

גיאומטריה גבוהה היא חיונית עבור סימולציות מציאותיות.מודלים מוקדמים השתמשו בצורות סימטריות אידיאליות (למשל, ellipsoidal דיסקים), אבל מודלים מודרניים לעתים קרובות להפיק גיאוגרפיות ספציפיות לחולה מדמיית זיכרון מגנטית (MRI) או tomography aputed (CT) סריקות אחוריות (CT) הן בדרך כלל ייצוגיות נפרדות, ו annulus הוא עוד יותר מסובך לתוך ריצוף ארוך טווח כדי לכדי ריצוף ארוך במיוחד.

נכסים חומריים

הדיסק מציג מורכב, לא ליניארי, והתנהגות חומרית אנזוטרופית.הגרעין הוא לעתים קרובות מודל כחומר כמעט בלתי-ממד, היפר-אלסטי (למשל, באמצעות מוני-ריצלין או הפונקציה אנרגיה מתוחה) בשילוב עם חומרים מטבוליים-זרימה נוזלית ( ⁇ ) הם לעתים קרובות חומרים מקודמים-מדומים (מצטברים) כמו סיבים-מחץ ייחודי) הם גירויים (מסוגים) כמו סיביים) או סיביים) אשר הם רק סיביים-מדומים (מדומים).

פרמטרים חומריים נגזרים בדרך כלל ממחקרים ניסיוניים של רקמות קדראביות אנושיות.התייחסויות מפתח כוללות: (FLT:0Shirazi-Adl et al. (1986)IRFLT:1,FLT:2Schmidt et al. (2006)FLT 3:3, ו-FLT:4O'Connell et al. (2012)FLT:5 אלה מספקים בסיס לשילוב, לחץ חזק, לחץ אינטגרטיבי, , אינטגרטיבי ו-Comt.

המונחים: ⁇

תנאים דחוסים חייבים לשכפל את הסביבה הפיזיולוגית.בדרך כלל, את המצע הנחות של ה- vertebra התחתון הוא קבוע לחלוטין, בעוד עומסים ו / או עקירה מוחלים על קצה העליון של ה- ריצוף העליון של ה- ⁇ העליון ניתן ליישם ככוח (מבוקר מבוקר) או כעקירה (stiffness- מבוקר) כדי לדמות תנועה פיזיולוגית, מעקבים - אשר קרוב ככל שהכוח שנוצר על ידי השרירים הדחיסה - לעתים קרובות, מסייע לתפקודים דחיסה (repogicial).

אימות ואימות

מודל שימושי רק אם הוא משכפל נאמנה תצפיות ניסיוניות או קליניות.אימות בדרך כלל כרוך השוואת bulge דיסקרטי, לחץ תוך-טראומה, טווח פלח של תנועה, ודפוסי כישלון שפורסמו בנתונים vitro.לדוגמה, מודל מאומת צריך להראות כי תחת 1000 Nke דחיסה, לחץ תוך סימולציה לא-L5 הוא בערך 0.5-0a, עם תוצאות מדויקות של סימולציות (Ric) עם סימולציות מדויקות (Ric) עם לנטרל את ה-outernb.

מפתחי חיפושים מסימולציות

עשרות שנים של מחקר FEA יצרו גוף עשיר של ידע לגבי מכניקת דיסק. להלן מרחיבים את הממצאים המרכזיים שעולים מעבר לנקודת הקליע של המאמר המקורי.

עומס דיכאון: פלויד ואינטראקציה של שלב סולידריות

תחת דחיסה טהורה, הגרעין לוחץ, גורם לנונוק לbulge באופן קורנלי.הנורה הזו היא מקסימלית במישור ההפוך של הדיסק.הסיבים האננולוס בהדרגה ואז למתוח, נושאת הרבה של לחץ עצבית Tenile. Poroelastic מגלה כי תחת דחיסה קבועה, נוזל exudes מן הגרעין דרך ה-conplatess ו-reperrererererererereating ירידה משמעותית של חומר נפץ (אפקטים).

המונחים: Annular סיבים סטרין ו- Tear Risk

טעינה טורסית מייצרת את הלחצים הגבוהים ביותר ב- annulus fibrosus, במיוחד באזור הפוסט-צדדי:1.הסיבים בצד מול כיוון הסיבוב (הצד החתך) נעשים מתוחים מאוד, בעוד סיבים באותו צד (הצד המדכאי) עלולים לגרור תצפיות ידניות של תצפיות על ידי ספקטרום של אלגוריתמים (Fite) להפחתה של 40% ממקרי לחץ דם (Fite) עלולים לגרור נזק מיידי של תסמינים).

גמישות והרחבה: מתח אסימטרי וסיכון של חדירה אחורית

במהלך הגמישות, הסיומת הקדמית דחוסה בעוד האננולוס הקדמי הוא רבד.הגרעין נודדת באופן עמוק, ואם ה-Anulus נחלש או מחוספס, זה יכול להוביל לדיסק האחורי של דחיסה קטנה יותר של פיזור או שלה הקדמית הראו כי הלחץ בדרך כלל ב psterior alusion מתחת לקצב של 20 אחוז של דמעות של התמוטטות מודרנית, אבל 0% של כישלונות של כישלונות.

Shear: Vulnerability of the Nucleus-Annulus Interface

טעינה של שיר, במיוחד כאשר בשילוב עם דחיסה אקסקלית, גורמת לזנים של הרץ בממשק בין הגרעין לבין קצב פנימי.אזור זה הוא מטוס טבעי של חולשה, ו delamination יכול להתחיל שם. מחקרים פארמטרי הראו כי גובה דיסקומציה - סימן ההיכר של ניוון - נוסף מעלה מתחים שהיא, יותר, את הכיוון של סיבי אנת יחסית לכיוון של אלה היא נושאת תובנות קדמוניות יותר.

יישומים והשלכות קליניות

המטרה הסופית של סימולציה של התנהגות מכנית דיסק היא לשפר את תוצאות המטופל.כאן אנו מדגישים יישומי מפתח בעיצוב המכשיר, תכנון כירורגי ושיקום.

עיצוב החלפת דיסקc

הופעתם של השתלים מוחלטים (TDR) (למשל, Charité, ProDisc, M6) עוררה את השימוש ב- FEA כדי להעריך כיצד מכשירים אלה משפיעים על העברה ל- vertebrae הסמוך ואת האלמנטים הקדמיים. Simulations כבר בשימוש כדי לייעל משטחים, חומרים (cobalt-chrome, אולטרה-molecular-molecular-the-iliclypericial-ildial-phing) ו-emic-emic-emic-phing, ולכן יש צורך לשחזר את ה-carme-carme-carmecreme-Ricreme-DR-Dirdreme-Ricremecremecreme-Dirdreme, ולכן יש לחץ, ולכן לחץ חזק מאוד לחץ על פני דלקתיים-DR-Ric-Dirdreme-DR-DR-DR-Dirdemtraic-DR-Ric-Ric-DR-aphirdreme-Dirdowstra-Ric-Ric-Ric-Ric-Ricretra-Dirdemtra-Dirdemtra-Dir

שיקום וארגונומיה

על ידי הדמיה של ההבדלים בין דיסק בריא ו degenerated תחת דפוסי פעילות שונים, החוקרים יכולים לזהות אילו תנועות להטיל את הסיכון הגבוה ביותר.ידע זה מודיע פרוטוקולי שיקום: לדוגמה, תרגילים המייצרים עומסים גבוהים או flexion עמוק יכול להיות התווית עבור חולים עם פיזור מוקדם של דיסקרטיות.

ניוון פרוגרסיבי ואינטגרציה ביולוגית

המחקר הנוכחי נע לעבר מודלים רב-ממדיים ורב-פיסיקה הכוללים לא רק טעינה מכנית אלא גם ביולוגיה: מחזור מריצה ממוחשבת ממוחשבת, דיפוזיה תזונתית, ונפיחות אוסמוטית אלה מודלים "מכניקה" יכולים לדמות כיצד טעינה שונה - כגון זה הנגרמת על ידי טיפול פסיכולוגי או השמנת יתר - עשוי לגרום קדמי של תגובות תאיות להוביל לפירוק על פני שנים או לאבחון מוקדם של סימפטומים כגון:

כיוונים עתידיים ואתגרים

למרות ההתקדמות המרשימים, סימולציה של הדיסק השדרה עדיין לא כלי קליני שגרתי.אתגרים מרובים נשארים. הראשון, קבלת תכונות חומרים ספציפיים לחולה עדיין קשה - רוב המודלים להסתמך על נתונים קדראריים שאינם יכולים לשקף את המצב המדויק של הרקמה של האדם, יחד עם שינויים ביולוגיים תלויים בזמן (למשל, פיזור עם הגיל) מודלים חיזוייים הוא מתמשך של טיפול עצבי (למרות טיפול תרופתי) עלות גבוהה למניעת הריון (למרות שימוש באפקטיבי) עלות גבוהה של טיפול תרופתי (למרות אופציונלי) מודלים של טיפול תרופתי).

מסקנה

ההתנהגות המכנית של הדיסק הספיןאלי בתנאים שונים של טעינה היא אזור עשיר ו קליני חיוני של מחקר ביומכני.באמצעות סימולציות FEA מפורטות המיודעות על ידי אנטומיה דיסק, תכונות חומריות ודפוסי טעינה פיזיולוגיים, החוקרים צברו תובנות עמוקות לתוך דחיסה, סטרס, לחץ גמיש, גמישות-רישום-ה, ושילוב של מודלים אלה כבר פיזור מתח, מנגנונים, מנגנונים, והתקדמות של ידע ממוקד, כמו שיטות אבחון, כמו גם שיטות ניתוחי, כמו גם שיפור תפקוד.

(ב) עיין ב[[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]