全腰椎三维有限元模型的建立及其有效性验证

摘要：

目的 建立全腰椎及骶椎的有限元模型,为分析L4～5之间纤维环易破裂的病理提供可靠的模型.方法 利用健康成人椎骨的CT影像,采用Mimics医学图像处理软件和Geomagic逆向工程软件建立L1～S1椎骨和椎间盘三维模型,再导入有限元软件Hypermesh中划分网格,并附加腰椎相关韧带,赋予材料属性,建立边界条件,构建腰椎加骶椎有限元模型；模拟腰椎受轴向压力、前弯、侧弯和后伸4种载荷下的生物力学反应.结果 模型在受到10 N·m载荷作用分别发生前屈、侧弯和后伸运动下的整体刚度分别为0.61、0.7和0.75 N·m/(°),与实验结果较为吻合；轴向施加力和弯矩时L4～5之间的纤维环应变较大；纤维环在各种载荷下均出现较明显的应力集中.结论L4～5之间纤维环局部应力集中和应变较大是导致其易破裂的原因之一；所建立的L1 ～ S1椎体三维有限元模型符合脊柱生物力学特性,可用于脊柱生物力学的进一步研究.

关键词：腰椎、力学特性、有限元分析、载荷、生物力学

所属期刊栏目：28

分类号：R318.01(医用一般科学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目50975236,11172171;重庆市科技攻关项目CSTC2012gg-yyjs10011

在线出版日期：2014-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：321-325