發(fā)布時(shí)間：2020-10-28 08:28

　　 在造成兒童脊椎損傷的因素中,交通事故是主要因素之一。雖然脊椎損傷在兒童整個(gè)部位的損傷中所占比例不足10%,但是所造成的傷害和經(jīng)濟(jì)損失卻十分巨大,其中約有75%的兒童脊椎損傷發(fā)生在頸部,并且兒童頸部損傷有較高的死亡率。由于道德倫理等因素限制,對(duì)兒童頸部損傷生物力學(xué)方面的研究還非常匱乏,常常將成人的研究數(shù)據(jù)縮放獲取兒童頸部生物力學(xué)特征,但是兒童頸部有著和成人不同的幾何結(jié)構(gòu)及材料屬性,如:韌帶松弛,小關(guān)節(jié)面窄而小,沒有骨化的骨骼等,這也導(dǎo)致兒童頸部的損傷形式與成人甚至個(gè)體間有很大的不同。此外,目前的兒童頸部損傷評(píng)價(jià)工具,無法對(duì)不同體征參數(shù)的兒童頸部損傷進(jìn)行研究。因此,為了更好地研究不同體征參數(shù)對(duì)兒童頸部損傷機(jī)理的影響,本文利用幾何形狀統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)及網(wǎng)格變換技術(shù),建立了基于年齡、身高及身體質(zhì)量指數(shù)(Body Mass Index,簡(jiǎn)稱BMI)的4-11歲兒童頸部參數(shù)化有限元模型,并開展了體征參數(shù)對(duì)兒童頸椎骨幾何及兒童頸部力學(xué)響應(yīng)影響的研究,主要工作如下:1)針對(duì)目前參數(shù)化人體模型建模方法中的標(biāo)志點(diǎn)提取耗時(shí)長(zhǎng)、一致度低以及難度大等問題,提出了一種快速提取標(biāo)志點(diǎn)的方法,并將該方法應(yīng)用到一個(gè)9歲兒童C4-C5頸椎段建模中。通過尸體試驗(yàn)數(shù)據(jù),在多種試驗(yàn)工況下驗(yàn)證該方法建立有限元模型的有效性。2)對(duì)28個(gè)臨床醫(yī)用計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed Tomography,簡(jiǎn)稱CT)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像閾值分割、三維重建、標(biāo)志點(diǎn)提取、標(biāo)志點(diǎn)調(diào)整、幾何形狀統(tǒng)計(jì)分析、網(wǎng)格變換等處理,建立了4-11歲兒童頸部有限元模型。該模型可以通過任意合理的年齡、身高及BMI的參數(shù)組合,預(yù)測(cè)該體征參數(shù)下的兒童頸部幾何,并生成該體征參數(shù)下的兒童頸部有限元模型。3)根據(jù)合理的兒童體征數(shù)據(jù),使用本文提出的兒童頸部參數(shù)化有限元模型構(gòu)建方法,快速生成了不同體征參數(shù)下的兒童頸部有限元模型,并研究了不同體征參數(shù)對(duì)兒童頸椎骨及頸部力學(xué)響應(yīng)的影響。論文研究表明,與傳統(tǒng)提取標(biāo)志點(diǎn)的方法相對(duì)比,該套取點(diǎn)方法節(jié)約了2/3~3/4的時(shí)間。應(yīng)用網(wǎng)格變換技術(shù)快速生成的有限元模型幾何精度高,網(wǎng)格質(zhì)量與基準(zhǔn)模型相近,生物逼真度高。不同體征參數(shù)對(duì)頸椎骨幾何尺寸及兒童頸部的力學(xué)響應(yīng),都有很大的影響。該4-11歲兒童頸部參數(shù)化有限元模型的建立,對(duì)研究?jī)和i部的損傷機(jī)理及兒童頸部防護(hù)工具的開發(fā)具有重要意義。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U467.14
【部分圖文】：

 從圖 5.2 中可以看出，隨著年齡的變化，兒童的頸椎骨高度、寬度、長(zhǎng)度都變化的，且和年齡呈線性變化，這和 Tokio 等人[8]的研究結(jié)果一致。Tokio 等通過醫(yī)學(xué)側(cè)位片，統(tǒng)計(jì)了 360 名（180 名男孩，180 名女孩）1 歲到 18 歲間的童，結(jié)果顯示，在 4-11 歲之間，C3-C7 椎體高度大致呈線性增加，在 4 歲時(shí)均 C3-C7 高度為 38.1 mm；11 歲時(shí)，平均 C3-C7 高度為 55.0 mm，本文中， 50 百分位的 C3-C7 椎體高度是 31.7 mm，11 歲 50 百分位的是 51.3 mm，本文

  && 從圖 5.5 可以看出：1）隨著百分位的增加，彎曲的角度變小，包括前彎曲和后彎曲。這可能是因?yàn)�，隨著百分位的增加，小關(guān)節(jié)面越來越“陡峭”，導(dǎo)致彎曲角度變小。2）3 百分位、10 百分位、25 百分位和 50 百分位的 C4-C5 頸椎段，當(dāng)施加+2.3Nm 的力矩時(shí)，棘間韌帶斷裂，這可能是因?yàn)樵谠搹澗叵�，彎曲角度較大，而韌帶的失效位移是一個(gè)定值，所以導(dǎo)致了棘間韌帶斷裂。3）本文的計(jì)算結(jié)果，在后彎曲工況下，彎曲角度比尸體試驗(yàn)的偏大，可能與模型中沒有模擬關(guān)節(jié)囊有關(guān)，有學(xué)者指出，在準(zhǔn)靜態(tài)后彎曲載荷下，小關(guān)節(jié)為C4-C5 頸椎段的主要承載部位[76]�？傮w而言，隨著百分位的增加，頸椎骨的尺寸變大，小關(guān)節(jié)變“陡峭”，對(duì)兒童頸部在彎曲工況下的響應(yīng)有著很大的影響，這對(duì)以后通過尸體試驗(yàn)的數(shù)據(jù)驗(yàn)證建立相應(yīng)的兒童頸部的有限元模型有著極大的參考意義。5.4 小結(jié)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 歐陽鈞,朱青安,趙衛(wèi)東,徐永清,陳煒生,鐘世鎮(zhèn);兒童四肢長(zhǎng)骨的生物力學(xué)性質(zhì)及其意義[J];中國(guó)臨床解剖學(xué)雜志;2003年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 杜治青;三歲兒童頸部有限元模型的構(gòu)建及損傷分析[D];天津科技大學(xué);2016年

2 魏嵬;三歲兒童頸部有限元模型開發(fā)與驗(yàn)證[D];湖南大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2859843