新型个体化三维矫形胸腰骶气囊支具的有限元研究

范建平，王传锋，魏显招，易红蕾，李志鲲，陈自强，白玉树，朱晓东，李 明

青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis，AIS)是一种常见的脊柱畸形，包括冠状面、矢状面及轴状面的三维畸形［1］。不仅影响患者的躯体外观和功能，还可引起心肺功能障碍，影响心理健康，给家庭及社会带来沉重的负担。近年来，随着脊柱三维矫形理论的提出及推广应用，脊柱侧凸的治疗取得了革命性的进展，各种新型的内固定器械及治疗理念的不断进展，使得手术成功率不断提高。但是手术牺牲了脊柱的运动节段，而且高额的医疗费用给家庭及社会带来了沉重的负担。因此对于脊柱侧凸及早发现和治疗，进行有效的非手术治疗，防止侧凸加重，避免手术，具有重要的意义。支具治疗是是目前证实唯一有效的非手术治疗方式［2］。近年来利用计算机辅助设计(computer aided design，CAD)进行脊柱侧凸的研究有较大进展，有限元法(finite element models，FEM)研究的应用可以更好地帮助我们理解支具原理和优化支具参数。Van 等［3］研究报道，对于脊柱胸腰段交界处施加向前凸的外力，在对矫正矢状面畸形的同时，对于矫正冠状面的畸形有帮助，这项研究结果对于研究支具治疗AIS 有着重要意义，但是相关研究仍然较少。

上述研究报道提示，如果使得支具能够在胸腰段脊柱提供一个前凸的矫形力，将有助于实现脊柱的三维矫形。但是单纯依靠支具曲面的改变很难个体化地提供这种前凸矫形力，本研究是在支具的内衬面增加一个可充放式气囊衬垫来提供这一前凸的矫形力，根据气囊充放来调整矢状面的力的大小，并通过有限元建模来模拟这一过程，来探讨增加矢状面施力后支具的治疗效果。……