Biomecánica del movimiento acoplado en la columna cervical durante un latigazo simulado en pacientes con fusión cervical o lumbar preexistente: estudio de elementos finitos.

  • La pérdida de movimiento después de la fusión del segmento de la columna vertebral produce un aumento de la tensión en los segmentos de movimiento adyacentes.
  • Sin embargo, hasta la fecha, los estudios sobre la biomecánica de la columna cervical no han evaluado el papel de los movimientos acoplados en la columna lumbar.
  • En consecuencia, investigamos la biomecánica de la columna cervical después de la fusión cervical y la fusión lumbar durante un latigazo simulado utilizando un modelo de elemento finito (FE) humano completo para simular movimientos acoplados de la columna vertebral.
  • La artrodesis cervical aumenta la tensión máxima del ligamento longitudinal anterior (LLA) en los segmentos de movimiento adyacentes.
  • C3-4 experimenta mayores cambios en la tensión que C6-7.
  • La fusión lumbar no tuvo un efecto significativo sobre la distensión de la columna cervical.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29330341

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5805833/

https://online.boneandjoint.org.uk/doi/full/10.1302/2046-3758.71.BJR-2017-0100.R1

2018 Jan;7(1):28-35. doi: 10.1302/2046-3758.71.BJR-2017-0100.R1.

Biomechanics of coupled motion in the cervical spine during simulated whiplash in patients with pre-existing cervical or lumbar spinal fusion: A Finite Element Study.

KEYWORDS:

Adjacent segment disease; Cervical spine; Coupled motions; Finite element; Whiplash

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Efecto del crecimiento pediátrico en la cinemática de la espina dorsal cervical y deformaciones en accidentes automovilísticos

Effect of pediatric growth on cervical spine kinematics and deformations in automotive crashes

 

Fuente

Este artículo es originalmente publicado en:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29456172

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929018300757

http://www.jbiomech.com/article/S0021-9290(18)30075-7/fulltext

 

De:

Alvarez VS1Kleiven S2.

 2018 Feb 8. pii: S0021-9290(18)30075-7. doi: 10.1016/j.jbiomech.2018.01.038. [Epub ahead of print]

 

Todos los derechos reservados para:

© 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.

 

 

Abstract

Finite element (FE) models are a powerful tool that can be used to understand injury mechanisms and develop better safety systems. This study aims to extend the understanding of pediatric spine biomechanics, where there is a paucity of studies available. A newly developed and continuously scalable FE model was validated and scaled to 1.5-, 3-, 6-, 10-, 14- and 18-year-old using a non-linear scaling technique, accounting for local topological changes. The oldest and youngest ages were also scaled using homogeneous geometric scaling. To study the effect of pediatric spinal growth on head kinematics and intervertebral disc strain, the models were exerted to 3.5 g acceleration pulse at the T1 vertebra to simulate frontal, rear and side impacts. It was shown that the head rotation increases with age, but is over predicted when geometrically scaling down from 18- to 1.5-year-old and under predicted when geometrically scaling up from 1.5- to 18-year-old. The strain in the disc, however, showed a clear decrease with age in side impact and for the upper cervical spine in rear impact, indicating a higher susceptibility for neck injury at younger ages. In the frontal impact, no clear age dependence could be seen, suggesting a large contribution from changed facet joint angles, and lower levels of strain, suggesting a lower risk of injury. The results also highlight the benefit of rearward facing children in a seat limiting head lateral motion.

KEYWORDS:

Automotive crash; Cervical spine; Finite element model; Injury risk; Pediatric growth

 

 

 

 

 

 

 

 

Resumen

 

Los modelos de elementos finitos (FE) son una herramienta poderosa que se puede utilizar para comprender los mecanismos de lesiones y desarrollar mejores sistemas de seguridad. Este estudio tiene como objetivo ampliar la comprensión de la biomecánica de la columna pediátrica, donde hay una escasez de estudios disponibles. Un modelo FE recientemente desarrollado y continuamente escalable fue validado y escalado a 1,5, 3, 6, 10, 14 y 18 años de edad utilizando una técnica de escalado no lineal, teniendo en cuenta los cambios topológicos locales. Las edades más antiguas y más jóvenes también se escalaron utilizando escalas geométricas homogéneas. Para estudiar el efecto del crecimiento espinal pediátrico en la cinemática de la cabeza y la distensión del disco intervertebral, los modelos se ejercieron en 3,5 g de pulso de aceleración en la vértebra T1 para simular impactos frontales, posteriores y laterales. Se demostró que la rotación de la cabeza aumenta con la edad, pero se predijo en exceso cuando se redujo geométricamente de 18 a 1,5 años de edad y por debajo de lo previsto al escalar geométricamente de 1.5 a 18 años de edad. La tensión en el disco, sin embargo, mostró una clara disminución con la edad en el impacto lateral y para la columna cervical superior en el impacto posterior, lo que indica una mayor susceptibilidad a la lesión en el cuello a edades más tempranas. En el impacto frontal, no se observó una clara dependencia de la edad, lo que sugiere una gran contribución de los cambios en los ángulos de las articulaciones facetarias y menores niveles de tensión, lo que sugiere un menor riesgo de lesión. Los resultados también resaltan el beneficio de los niños que miran hacia atrás en un asiento que limita el movimiento lateral de la cabeza.

 

PALABRAS CLAVE:

Accidente automovilístico; Columna cervical; Modelo de elementos finitos; Riesgo de lesión; Crecimiento pediátrico

 

PMID: 29456172 DOI: 10.1016/j.jbiomech.2018.01.038

La biomecánica del movimiento acoplado en la columna cervical durante el latigazo cervical simulado en pacientes con fusión espinal cervical o lumbar preexistente

Biomechanics of coupled motion in the cervical spine during simulated whiplash in patients with pre-existing cervical or lumbar spinal fusion

 

Fuente

Este artículo es publicado originalmente en:

 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29330341

http://bjr.boneandjoint.org.uk/content/7/1/28

 

De:

 

Huang H1, Nightingale RW1, Dang ABC2.

2018 Jan;7(1):28-35. doi: 10.1302/2046-3758.71.BJR-2017-0100.R1.

 

Todos los derechos reservados para:

 

© 2018 Huang et al.

 

Abstract

OBJECTIVES:

Loss of motion following spine segment fusion results in increased strain in the adjacent motion segments. However, to date, studies on the biomechanics of the cervical spine have not assessed the role of coupled motions in the lumbar spine. Accordingly, we investigated the biomechanics of the cervical spine following cervical fusion and lumbar fusion during simulated whiplash using a whole-human finite element (FE) model to simulate coupled motions of the spine.

 

CONCLUSION:

Cervical arthrodesis increases peak ALL (Peak anterior longitudinal ligament) strain in the adjacent motion segments. C3-4 experiences greater changes in strain than C6-7. Lumbar fusion did not have a significant effect on cervical spine strain.Cite this article: H. Huang, R. W. Nightingale, A. B. C. Dang. Biomechanics of coupled motion in the cervical spine during simulated whiplash in patients with pre-existing cervical or lumbar spinal fusion: A Finite Element Study. Bone Joint Res 2018;7:28-35. DOI: 10.1302/2046-3758.71.BJR-2017-0100.R1.

KEYWORDS:

Adjacent segment disease; Cervical spine; Coupled motions; Finite element; Whiplash

 

 

 

Resumen

OBJETIVOS:

La pérdida de movimiento después de la fusión del segmento de la columna da como resultado un aumento de la tensión en los segmentos de movimiento adyacentes. Sin embargo, hasta la fecha, los estudios sobre la biomecánica de la columna cervical no han evaluado el papel de los movimientos acoplados en la columna lumbar. En consecuencia, investigamos la biomecánica de la columna cervical después de la fusión cervical y la fusión lumbar durante el latigazo cervical simulado utilizando un modelo de elemento finito humano (FE) para simular los movimientos acoplados de la columna vertebral.

CONCLUSIÓN:

La artrodesis cervical aumenta la tensión pico de ALL (Ligamento longitudinal anterior pico) en los segmentos de movimiento adyacentes. C3-4 experimenta mayores cambios en la tensión que C6-7. La fusión lumbar no tuvo un efecto significativo en la tensión de la columna cervical.

 

© 2018 Huang et al.

PMID:  29330341   DOI:   10.1302/2046-3758.71.BJR-2017-0100.R1

 

 

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