颈椎椎间盘髓核内压力测试分析研究(转载)

摘要：颈椎椎间盘是维持颈段脊柱的重要组成部分，它在维持颈椎稳定性方面起着非常重要的作用，但各种原因导致颈椎椎间盘退变或突发，引起一系列的临床病症。本文通过人体全段颈椎标本模拟人体中立位生理载荷运动，建立力学模型，并用直接和间接的方法测定颈椎椎间盘髓核内压力的数据予以验证，为颈椎椎间盘研究提供相应的生物力学评价和理论依据。
关键词：颈椎椎间盘，生物力学，内压力

The Study Of Stress Testing For The Inter-vertebral Disc Joints' Core

Yang Guobiao，Fang Ruhua，Ding Zuquan
Ouyang Yueping
(Tongji University Shanghai 200092, The Second Military University Changzheng Hospital)

Abstract:The inter-vertebral disc is a important part of Human Lumbar Spine, it is valuable for bio-mechanics study of the lumbar spine and inter-vertebral disc. This paper indicates that a new inner stress testing way for The Inter-vertebral Disc Joints' Core has been given, the study also gave that the new way is an effective method for The Inter-vertebral Disc Joints' Core. The data proves good results and corresponds another old way's results. All of these give an estimation and basic theory for The Inter-vertebral Disc Joints' Core study
Keywords:The Inter-vertebral Disc Joints' Core, Bio-mechanics, inner stress

　　颈椎在人体中占极其重要的地位，颈椎椎间盘退变或突出能引起一系列的临床病症，而与颈椎椎间盘退变或突出相关的是髓核内压力的变化和椎间盘上下截面的压力变化。在医学上这两个数据是维持颈椎稳定性的重要指标，也是临床上一个重要的数据。因此，对颈椎椎间盘髓核内压力的测定，是具有极其重要的意义。但在临床中直接测量颈椎椎间盘髓核内压力是非常困难的，更主要的是对人体的不安全，到目前为止，测量颈椎椎间盘髓核内压力仍是医学上的一个难题。本文通过对离体颈椎椎间盘两端压力的测试，根据颈椎椎间盘的解剖生理特点，用力学的基本原理，建立其数学模型，求出颈椎椎间盘髓核在中立位时的内压力，；同时用EI-P929程控测压仪，测得颈椎椎间盘髓核的内压力，两者相互验证，为临床提供一种新的测试方法和医学的判别依据。

颈椎椎间盘髓核内压力测试的理论推导

一、 力学模型的建立
　　根据颈椎椎间盘的解剖形态和其组织结构的特点，可把颈椎椎间盘简化成一近似弹性的椭圆柱体，其髓核位于颈椎椎间盘的中心，同时把髓核简化成一扁圆形小球，呈中心对称，如图1所示。
二、颈椎椎间盘髓核内压力测试的理论推导
　　如图1所示，在颈椎椎间盘中截面中心与髓核的中截面中心重合并设其为坐标原点，轴柱体的中心线轴与椭圆长轴一致，轴与椭圆的短轴一致，则中截面处的椭圆方程是：

　(1)

设椭圆柱体下端固定，椭圆柱体长度为。考虑到椭圆柱体在单纯的前后运动时，椭圆柱体是左右对称而前后不对称的。记、处受力为，处受力为，处受力为。通过待定函数法得到如下函数：

　(2)

　　这是一个线性分布的压力函数，易验证A、B、C、D四点压力恰巧为P_c、P_n、P_c、P_m，符合载荷的分布要求。
　　根据圣维南原理，在远离作用点处产生的效果与转换成另一种合力、合力矩不变的载荷其效果相同，所以可以对另一种载荷来解处的压力，只要这种载荷的合力与合力矩与原来的载荷的合力与合力矩相等。
原载荷合力是：

　(3)

因载荷沿方向，故方向的合力矩为0，又因为压力是左右对称的，所以方向的力矩也为0，因此合力矩是沿方向的，即：

　(4)

针对椭圆的几何