利用MIMICS和ABAQUS建立正常人颈椎的三维有限元模型

[目的]建立符合人体解剖结构的颈椎三维有限元模型,并验证其有效性,以用于后续的颈椎生物力学分析。[方法]选择1名健康男性志愿者,采集其颈椎数据,利用MIMICS软件进行数据处理,建立实体模型,然后导入有限元分析软件Abaqus进行网格划分,并添加椎间盘及主要韧带肌肉等结构,建立人体颈椎有限元模型。在此模型上施加2.0N.M的作用力,模拟颈椎在前屈、侧屈和旋转工况下的反应,与其他颈椎有限元模型和体外生物力学实验数据进行对比验证。[结果]整个模型包括C2～76个椎体、C2、3～C6、75个椎间盘及后部结构与主要韧带,共有472 065个单元和98 708个节点。在模拟外力作用下,在前屈、侧屈和旋转工况条件下的活动度与之前的实验结果高度吻合。[结论]建立的颈椎三维有限元模型具有良好的生物逼真度,可以用于颈椎临床生物力学分析。