全腰椎三维有限元模型的建立及其有效性验证

被引：73

作者：

秦计生 ^{[1
]}

王昱 ^{[2
]}

彭雄奇 ^{[1
]}

蒋钰钢 ^{[1
]}

机构：

[1] 上海交通大学材料学院

[2] 第三军医大学西南医院儿科

来源：

医用生物力学 | 2013年 / 28卷 / 03期

关键词：

腰椎; 力学特性; 有限元分析; 载荷; 生物力学;

D O I：

10.16156/j.1004-7220.2013.03.024

中图分类号：

R318.01 [生物力学];

学科分类号：

100103 [病原生物学];

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。

引用

页码：321 / 325

页数：5

共 5 条

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