基于颈椎三维有限元模型研究矫正“骨错缝”手法治疗颈椎病的生物力学机理

根据中医脊柱慢性病损发病机制"骨错缝"理论和"椎骨错缝致颈椎功能单位生物力学功能异常"新认识，结合矫正"骨错缝"手法治疗颈椎病的临床实践和研究基础，提出并论证"手法矫正关节错缝是其治疗颈椎病的关键作用环节"理论假说。.研究以颈椎病临床发病生物力学机理为切入点，以矫正"骨错缝"手法治疗有效的颈椎病患者为观察对象，通过对手法矫正前后的个体采用高分辨率CT和MRI技术，采集颈部骨骼、椎间盘及主要软组织的三维影像，基于影像数据，运用精确的三维重建算法和图像融合算法等医学图像处理技术、计算机辅助诊断技术及虚拟现实技术，建立人体颈椎和周围软组织融为一体的三维有限元模型（TFEM），基于TFEM，比较手法矫正前后关节的三维空间位移和应力变化，分析矫正手法力学原理和作用特点，揭示关键力学作用机制，以进一步论证上述假说。该研究对建立手法诊治颈椎病的中医病机学说和手法矫正颈椎关节错缝治疗机理学说具有重要意义。

颈椎“椎间盘病因说”的有关手法作用机制的理论解释，已不能满足临床需要，并在一定程度上成为进一步提高临床疗效的理论障碍，而探索符合临床实际的手法诊治颈椎病的机制，和明确中医手法治疗颈椎病的有效靶点一直是中医临床难题。本项目在既往临床病例观察的基础上，通过颈椎三维有限元模型，证实手法诊治颈椎病的靶点是颈椎“骨错缝”，并进行了实验研究和理论论证。. 本研究通过对临床手法治疗有效病例从颅底至第一胸椎，以层厚1mm扫描获得CT片。选取颅底到第七颈椎数据，采用Mimics软件进行全颈椎各个骨性结构的三维几何重建。Mimics重建的STL模型导入Geomagic软件进行曲面重建，构建实体。构建好的骨骼在有限元前处理软件Hypermesh中完成重新装配，并根据解剖特征重新构建包括终板、椎间盘、各个韧带等软组织结构。其中，皮质骨以1mm层厚偏置表面网格获得，松质骨在其内部填充。脊柱韧带根据参考文献采用非线性弹簧模拟。胶原纤维用纤维增强的膜单元模拟。关节软骨用关节面网格偏置0.5mm得到。将骨表面网格导出成stl文件并导入cad软件NX7.5，参考断层解剖图谱，在NX 7.5中构建颈动脉和脊髓三维模型。构建好的模型导入hypermesh，与骨进行模型配比，完成颈椎三维有限元模型的构建。. 基于颈椎三维有限元模型的可视化研究证实，颈椎“骨错缝”的临床特性不仅包括“关节结构异常”，而且还包括“关节功能异常”，发生“骨错缝”的椎体不仅对相应节段椎间盘、关节突关节产生异常应力，而且对相应的颈神经根、脊髓、椎动脉产生异常的应力刺激，从而引发临床不同分型颈椎病的临床症状；而中医“骨错缝”矫正手法，通过对“错缝”关节进行有效的矫正后，一方面矫正了椎体序列的“关节结构异常”，重建颈椎序列的生物力学平衡；另一方面纠正了椎体序列的“功能异常”，使得“错缝椎体”对相应节段椎间盘、关节突关节产生异常应力得以纠正，恢复颈椎的正常屈伸、侧屈、旋转等生理功能，缓解或解除对相应的颈神经根、脊髓、椎动脉产生异常的应力刺激，恢复脊髓、神经、椎动脉的正常生理功能，从而达到临床对颈椎病的有效治疗。. 至结题，已发表标注核心期刊论文9篇，其中SCI收录1篇；研究成果获奖2项，其中上海市中医药学会科技奖1项，中华中医药学会科技奖1项；参编专著1部；培养博士3名，硕士4名；举办研究成果技术推广培训班3次。