颈椎活动度与瞬时旋转中心的三维运动学研究

The cervical range of motion (ROM) and instantaneous center of rotation (ICR) are documented to play important roles in the process of cervical degeneration. More currently, there have been roports of the measurement for the range of motion and the instantaneous center of rotation in two dimensional imaging plane. We have done the study of measuring the ROM and ICR though X-ray image. The preliminary result showed that ROM and ICR might be the key kinematic parameters follwing the process of cervical degeneration. On this basis, we plan to estabish the data bank of ROM and ICR in three-dimension and to descripte reliable activities of cervical spine in Chinese people, relying on the preliminary results of two-dimensional measurement we perfomed. 3-Dimensional optical motion tracking system will firstly be proposed to measure and record the cervical motion pattern and ICR. The purpose of this reaserch: 1. Through measuring the cervical motion patterns in cadaver by motion-capture system, to obtain accurate data of cervical coupled motion and ICR in 3D space, to provide an important update for more accurate measurement to 2-D image assessment. 2. To establish a reliable 3-D model of cervical spine motion pattern and ICR. 3. Propose a qualitative and quantitative assessment of evaluation and classification to cervical degeneration, and provide precise parameters for the further design of cervical disc prosthesis which could be compatible with the Chinese patient with cervical disc degenaration.

研究证实人体颈椎活动度及瞬时旋转中心对颈椎退变的产生及发展产生了重大的作用。目前对于颈椎活动度及瞬时旋转中心已经有了二维影像的测量报道，我们前期研究采用X线对国人正常颈椎的活动度及瞬时旋转中心进行了测量，这对于国人退变颈椎的研究具有重大的意义。在此基础上，为了完善和补充前期二维的测量结果，更为精确的反映颈椎的真实活动状态，进一步构建颈椎活动度及瞬时旋转中心的三维空间数据资料。我们首次利用运动捕捉系统对国人颈椎的活动度与瞬时旋转中心进行测量研究。项目研究目的：1、在三维空间获得颈椎活动度和瞬时旋转中心位置的可靠数据，为二维平面上更为精确测量颈椎活动状态提供参考；2、建立国人颈椎真实运动状态的三维模型；3、为颈椎退变的诊治及分级评价提供标准，为设计适合国人解剖学特点的颈椎人工间盘假体提供三维运动学数据。

随着现代生活方式的改变，颈椎退行性疾病发生率逐渐增高。研究证实人体颈椎活动度及瞬时旋转中心（instantaneous center of rotation, ICR ）对颈椎退变的产生及发展具有重大的作用。目前对于颈椎活动度及瞬时旋转中心已经有了二维影像的测量报道，我们前期研究采用X线对国人正常颈椎的活动度及瞬时旋转中心进行了测量，这对于国人退变颈椎的研究具有重大的意义。.为完善和补充前期二维测量结果，更精确的反映颈椎的真实活动状态，本研究使用国人尸体颈椎标本，利用机械臂模拟生理状态下的颈椎运动模式，使用三维运动捕捉系统对国人颈椎的运动学参数进行了数据采集，并使用三维有限元模型进一步构建符合国人生理特征的颈椎三维运动学模型，并利用该模型计算颈椎瞬时旋转中心，为设计适合国人解剖学特定的颈椎人工间盘假体提供了三维运动学数据。并在获得的颈椎运动学数据及理论基础上，指导颈椎退行性疾病的诊断、治疗、护理及预防，评估比较不同治疗手段及护理手段对于颈椎病患者术后疗效的影响，包括：1. 通过临床随访，发现颈前路零切迹自锁式椎间融合器治疗颈椎病术后效果良好，对颈椎手术节段邻近节段的ICR和关节活动度（range of motion, ROM) 未造成明显的影响。这一结果对临床颈椎病手术的选择有较大指导意义，是ROM及ICR应用于临床的具体体现。2. 比较颈前路减压融合术中使用MC+和钛板固定系统两种融合方式对于多节段颈椎病的治疗效果，发现颈前路减压融合术中使用MC+融合方式是安全有效的，但钛板固定能够获得更好的稳定性，有助于保持患者的颈椎力线。3. 通过对零切迹自锁融合器治疗老年人多节段颈椎病中期临床疗效及影像学变化进行评估，发现颈椎零切迹自锁融合器治疗老年人多节段颈椎病具有良好的临床疗效及融合率，但有不同程度的颈椎曲度及融合节段高度丢失和Cage 沉 降 ，在 临 床 选 择 应 用 时 仍 需 综 合 考 虑 。4. 与传统护理模式相比，加速康复外科对颈椎病患者围术期患者具有良好效果，证实加速康复外科在颈椎病患者围术期具有应用推广价值。