發(fā)布時間：2018-02-13 09:06

  本文關(guān)鍵詞： 腰椎L~L節(jié)段 CT圖像 有限元模型 生物力學(xué)特性　出處：《中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報》2014年04期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：基于CT圖像結(jié)合圖像處理及有限元分析軟件采用六面體網(wǎng)格建立完整的人體腰椎L4~L5活動節(jié)段三維有限元模型,并對模型有效性進行驗證與分析。用塊狀化分割方法對腰椎模型進行幾何處理,然后對二維四邊形單元使用掃略和拉伸等方法生成六面體實體單元從而建立三維腰椎有限元模型,并另外建立單元數(shù)量和單元類型不同的腰椎有限元模型用以對比。觀察腰椎在軸向力和6個方向的扭矩作用下的變形和位移以及椎間盤的應(yīng)力分布情況。建立的原始模型共有110 762個單元,111 644個節(jié)點,模型在500、1000、1 500、2 000 N軸向壓縮力作用下的位移分別為0.34、0.65、0.91、1.21 mm,在前屈、后伸、側(cè)彎和扭轉(zhuǎn)工況下關(guān)節(jié)活動度分別為5.69°、2.28°、3.41°和1.29°,終板最大應(yīng)力分布規(guī)律與前人研究結(jié)果一致。用六面體單元劃分網(wǎng)格的精細有限元模型可兼顧模型的計算效率及精度,所建模型符合腰椎一般生物力學(xué)特點,可用于模擬生物力學(xué)實驗及對脊柱生物力學(xué)的進一步研究。
[Abstract]:Based on CT image, image processing and finite element analysis software, a complete 3D finite element model of L4 / L5 segment of human lumbar vertebrae was established by using hexahedron mesh. The validity of the model is verified and analyzed. Then the three-dimensional finite element model of lumbar vertebrae is established by generating hexahedron solid element by using scanning and stretching methods for two-dimensional quadrilateral element. In addition, the finite element model of lumbar vertebrae with different element number and unit type was established for comparison. The deformation and displacement of lumbar vertebrae under axial force and 6 directions torque and the stress distribution of intervertebral disc were observed. The original model has 110,762 units and 111,644 nodes. The displacement of the model under the axial compression force of 500 ~ 1000 ~ 1 500 ~ (2 000) N is 0.34 ~ 0. 65 鹵0. 91 鹵1 ~ (21) mm respectively, and the displacement of the model is forward flexion and backward extension. Under lateral bending and torsion conditions, the joint motion is 5.69 擄/ 2.28 擄/ 3.41 擄and 1.29 擄, respectively. The maximum stress distribution of the end plate is consistent with the results of previous studies. The fine finite element model with hexahedron element can give consideration to the computational efficiency and accuracy of the model. The model accords with the general biomechanical characteristics of lumbar vertebrae and can be used to simulate biomechanical experiments and further study of spinal biomechanics.
【作者單位】： 上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院;上海市楊浦區(qū)中心醫(yī)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51106099) 上海市教委科研創(chuàng)新項目(12YZ109)
【分類號】：R318.01

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 蘇晉;趙文志;陳秉智;李斌;何盛為;方旭;;建立全腰椎有限元接觸模型[J];醫(yī)用生物力學(xué);2010年03期

2 馬旭,呂剛,黃濤;軟骨終板細胞凋亡及其相關(guān)研究進展[J];中國矯形外科雜志;2005年13期

3 馮勇;劉道志;;不同腰椎融合器對鄰近節(jié)段影響的生物力學(xué)研究[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報;2010年05期

4 徐浩;張秋林;唐昊;陳博;;腰椎L_3-L_5三維有限元模型的有效性驗證[J];中國組織工程研究;2013年35期

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭健行;黃桂成;;椎間盤退變影響因素研究進展[J];國際骨科學(xué)雜志;2008年01期

2 胡迎春;余兵浩;歐亞龍;;人體腰椎節(jié)段CT圖像的反求建模和有限元分析[J];廣西科技大學(xué)學(xué)報;2014年02期

3 謝志陽;吳小濤;;基因和基因修飾的骨髓間充質(zhì)干細胞治療椎間盤退變的研究進展[J];東南大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);2012年04期

4 唐田;謝林;;頸椎間盤退變機制研究進展[J];中醫(yī)學(xué)報;2013年05期

5 王更軍;;頸椎橋形連接融合器用于椎間融合臨床分析[J];內(nèi)蒙古中醫(yī)藥;2014年03期

6 劉治華;徐新偉;管文浩;黃玉鋒;王曉東;蘇建勇;;腰椎有限元模型的建立與不同角度牽引條件下的仿真研究[J];鄭州大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);2014年01期

7 劉東;史峰軍;閆景龍;;腰椎融合術(shù)對臨近節(jié)段應(yīng)力影響的研究與進展[J];哈爾濱醫(yī)科大學(xué)學(xué)報;2014年02期

8 蘇晉;趙文志;陳秉智;李斌;何盛為;方旭;;椎板不同切除范圍對腰椎生物力學(xué)影響的有限元分析[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2012年03期

9 龔志強;姜曉幸;馮振洲;蔣淳;陳子賢;曹淵武;萬盛成;;腰椎單雙側(cè)椎弓根螺釘固定后的有限元分析比較[J];復(fù)旦學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);2013年02期

10 顏文濤;趙改平;方新果;郭昊翔;馬童;Q靡饣，

本文編號：1507800