腰椎峽部生物力學(xué)的三維有限元分析.pdf

1、目的:評(píng)價(jià)腰椎峽部應(yīng)力的分布以及不同方向的荷載對(duì)峽部生物力學(xué)的影響，包括壓縮，壓縮合并屈曲、過(guò)伸、側(cè)彎和旋轉(zhuǎn)。探索峽部裂與應(yīng)力的關(guān)系，為峽部裂的預(yù)防、治療及康復(fù)提供理論依據(jù)。 資料:與方法選取一名健康女性志愿者，無(wú)腰痛病史，無(wú)腰部外傷史。進(jìn)行腰椎CT掃描，將所得圖像保存為DICOM(Digital Image and Communications inMedicine，醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊標(biāo)準(zhǔn))格式圖像，輸入Mimics(Mater

2、ialise's InteractiveMedical Image Control System，Materialise的交互式醫(yī)學(xué)影像控制系統(tǒng))建立L<,4,5>運(yùn)動(dòng)單元的模型。導(dǎo)入Ansys(有限元分析軟件)，總計(jì)單元數(shù)112120。L<,5>椎體下面及下關(guān)節(jié)突固定，在伸展壓縮、旋轉(zhuǎn)壓縮、側(cè)彎壓縮、屈曲壓縮及單純壓縮條件下逐步在L<,4>中央施加500N應(yīng)力。伸展、屆曲、側(cè)彎分別在椎體的后、前及側(cè)緣逐漸施加15Nm的力，旋轉(zhuǎn)在椎體的

3、兩側(cè)施加15Nm的力偶。選取一側(cè)峽部背側(cè)及腹側(cè)的42個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)測(cè)量峽部應(yīng)力的大小。 結(jié)果:采用獨(dú)立兩樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)a=0.05，伸展壓縮與旋轉(zhuǎn)壓縮，峽部應(yīng)力有顯著性差異(t=2.090，P=0.040)；旋轉(zhuǎn)壓縮與屈曲壓縮時(shí)峽部應(yīng)力有顯著性差異(t=4.748，P=0.000)；屈曲壓縮與側(cè)彎壓縮時(shí)峽部應(yīng)力無(wú)顯著性差異(t=0.865，P=0.389)；側(cè)彎壓縮與單純壓縮時(shí)峽部應(yīng)力有顯著性差異(t=6.786，p=0.000

4、)。在伸展壓縮時(shí)峽部應(yīng)力較其他受力條件下大，依次是是旋轉(zhuǎn)壓縮荷載、屈曲壓縮荷載、側(cè)彎壓縮荷載和單純壓縮荷載。 結(jié)論 1、應(yīng)用Dicom醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊標(biāo)準(zhǔn)和Mimics軟件輔助建模，為有限元模型的建立提供了一條新途徑，具有建模速度快、模型精確、信息損失小等優(yōu)點(diǎn)。 2、伸展壓縮及旋轉(zhuǎn)壓縮時(shí)峽部承受的應(yīng)力最為集中，峽部不同分區(qū)域承受的應(yīng)力不均衡，上部靠近椎椎弓根處的應(yīng)力較大，下部分應(yīng)力較小。 3、峽部伸展壓縮