腰5椎體指數(shù)的減小對(duì)其峽部應(yīng)力影響的有限元分析.pdf

1、目的：通過(guò)建立2個(gè)無(wú)腰椎疾患的成人腰5椎體三維有限元模型,并對(duì)2個(gè)有限元模型進(jìn)行有效性驗(yàn)證，探討腰5椎體指數(shù)的減小，與其峽部的應(yīng)力關(guān)系。
　　方法：采集2個(gè)無(wú)腰椎疾患的成人腰5椎體，其指數(shù)分別為70、90的CT數(shù)據(jù)。通過(guò)mimics10.0軟件分離重建單個(gè)腰5椎體幾何模型，將重建的模型導(dǎo)入geomagic11.0使粗糙的幾何模型進(jìn)行光滑等優(yōu)化處理并生成曲面模型，再將曲面模型導(dǎo)入U(xiǎn)GS NX6.0軟件進(jìn)行縫合處理，生成實(shí)體模型。將實(shí)

2、體模型導(dǎo)入ansys14.0有限元軟件，通過(guò)布爾運(yùn)算將模型劃分為皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨，再將腰5椎體的皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨進(jìn)行粘合，并對(duì)模型賦予單元類(lèi)型及材料屬性，再將實(shí)體模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，對(duì)網(wǎng)格劃分成功的腰5椎體有限元模型的下表面及下關(guān)節(jié)突的所有節(jié)點(diǎn)，在各個(gè)方向的自由度施加約束，以及對(duì)腰5椎體上表面和上關(guān)節(jié)突的所有節(jié)點(diǎn)逐步遞增施加軸向載荷，通過(guò)有限元軟件的后處理功能對(duì)腰5椎體峽部進(jìn)行應(yīng)力分析并計(jì)算有限元模型的位移。用Spss19.0軟件統(tǒng)計(jì)兩

3、個(gè)模型雙側(cè)峽部的應(yīng)力值，比較其差異性。
　　結(jié)果：1.腰5椎體指數(shù)為70的有限元模型單元數(shù)47147個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)71601個(gè)，腰5椎體指數(shù)為90的有限元模型單元數(shù)37895個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)57646個(gè)。通過(guò)對(duì)模型逐步遞增施加載荷，其壓縮-位移數(shù)據(jù)在國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道的體外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的范圍之間。2.在500N的作用力下， 對(duì)照組峽部應(yīng)力值1.04±0.12，參照組峽部應(yīng)力值2.03±0.10，兩組對(duì)比（P＜0.05）。在1000N的作用力

4、下，對(duì)照組峽部應(yīng)力值2.30±0.22，參照組峽部應(yīng)力值3.29±0.34，兩組對(duì)比（P＜0.05）。在1500N的作用力下，對(duì)照組峽部應(yīng)力值4.05±0.28，參照組峽部應(yīng)力值4.81±0.55，兩組對(duì)比（P＜0.05）。在2000N的作用力下，對(duì)照組峽部應(yīng)力值6.85±0.52，參照組峽部應(yīng)力值9.07±0.54，兩組對(duì)比（P＜0.05）。對(duì)照組及觀(guān)察組的峽部應(yīng)力值分別在500N、1000N、1500N、2000N之間比較有差異（P