寰樞關(guān)節(jié)帶椎動脈有限元建模及牽引治療模擬.pdf

1、目的：1、建立寰樞關(guān)節(jié)帶椎動脈有限元模型，并驗(yàn)證。
　　2、研究寰樞關(guān)節(jié)各向運(yùn)動時寰樞關(guān)節(jié)各部位的應(yīng)力分布。
　　3、研究寰樞關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動對椎動脈第2、4彎曲的形態(tài)影響。
　　4、通過此模型進(jìn)行臨床牽引治療模擬，觀察寰樞關(guān)節(jié)各部位的應(yīng)力分布及預(yù)期危害性。
　　方法：從我院PACS數(shù)據(jù)庫頭頸部CTA數(shù)據(jù)中，寰樞關(guān)節(jié)及雙側(cè)椎動脈未見明顯異常的檢查者作為研究對象，且要求體位標(biāo)準(zhǔn)、圖像清晰、椎動脈顯示清楚、并排除頸部疾病

2、。圖像以DICOM格式保存，將其導(dǎo)入Mimic s軟件中建立表面幾何模型，將幾何模型在Geomagic Studio軟件中進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化處理，優(yōu)化后的模型導(dǎo)入 Hypermesh中進(jìn)行體網(wǎng)格及單元劃分，生成三維實(shí)體，最后實(shí)體模型通過Abaqus軟件給予材料賦值，生成寰樞關(guān)節(jié)有限元模型，對其設(shè)定邊界條件、施加載荷、提交運(yùn)算，最后觀察運(yùn)算結(jié)果。
　　結(jié)果：1、成功建立寰樞關(guān)節(jié)帶椎動脈的有限元模型，模型與三維CT圖像一致，模型在5N、2N

3、、0.5N載荷下旋轉(zhuǎn)角度依次為19.5°、8.9°、2.5°，寰椎外側(cè)關(guān)節(jié)面第874號節(jié)點(diǎn)位移依次為22.1mm、8.9mm、2.2mm，寰椎后弓應(yīng)力值依次為3100-4200 N/mm2、500-1000 N/mm2、200-400 N/mm2。
　　2、模型在5N力載荷下前屈、后伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時寰椎后弓應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯，各向運(yùn)動時寰椎后弓與兩側(cè)塊連接部應(yīng)力值分別為前屈4500-5500N/mm2，后伸4300-5400N/

4、mm2，側(cè)屈7000-10000N/mm2，旋轉(zhuǎn)3100-4200N/mm2。各椎體橫突因無明顯應(yīng)力作用，應(yīng)力值接近為零。
　　3、左、右側(cè)椎動脈第2彎曲寬度在左、右旋轉(zhuǎn)位及中立位時分別為7.6mm、8.0mm、7.5mm，7.6mm、7.3mm、7.1mm；左、右側(cè)椎動脈第2彎曲高度在左、右旋轉(zhuǎn)位及中立位時分別為3.7 mm、3.2mm、3.8mm，4.8mm、5.3mm、5.5mm；左、右側(cè)椎動脈第4彎曲寬度在左、右旋轉(zhuǎn)位及中

5、立位時分別為10.2mm、10.1mm、10.3mm，9.0mm、9.2mm、9.2mm；左、右側(cè)椎動脈第4彎曲高度在左、右旋轉(zhuǎn)位及中立位時分別為4.2mm、4.1mm、4.2mm，3.9mm、4.0mm、3.9mm。左、右椎動脈傾角在左、右旋轉(zhuǎn)位及中立位時分別為-17.7°、+16.9°、-2.9°，+3.8°、-29.3°、-13.1°。
　　4、模型在施以5N牽引力時，寰椎前后弓、樞椎齒突、樞椎椎弓根在前屈30°、15°、中

6、立位、后伸15°、30°時的應(yīng)力值分別為2500-4000 N/mm2、1000-2000 N/mm2、600-1200N/mm2、800-1100 N/mm2、900-1200 N/mm2，6000-9000 N/mm2、1500-2500 N/mm2、2000-3000N/mm2、4700-6500N/mm2、5000-8000N/mm2，4000-7000N/mm2、1800-3000N/mm2、1200-1800N/mm2、20

7、0-700N/mm2、1200-1700N/mm2，5500-7000N/mm2、1200-2000N/mm2、1100-1600N/mm2、3500-4800N/mm2、4500-7000N/mm2。模型在施以2N牽引力時，寰椎前后弓、樞椎齒突、樞椎椎弓根在前屈30°、15°、中立位、后伸15°、30°時的應(yīng)力值分別為600-1000N/mm2、500-800 N/mm2、400-700N/mm2、200-600N/mm2、300-7

8、00N/mm2，1500-3000N/mm2、600-1300N/mm2、500-1000N/mm2、1600-2500N/mm2、2000-3300N/mm2，1300-1800N/mm2、700-1200N/mm2、500-800N/mm2、150-500N/mm2、200-700N/mm2，1200-2000N/mm2、500-800N/mm2、400-700N/mm2、1300-2000N/mm2、1800-2800N/mm2。