【摘要】：目的構(gòu)建并驗(yàn)證含動脈的骨盆-股骨-軟組織復(fù)合體的三維有限元模型,研究骨盆動脈在側(cè)向沖擊條件下的力學(xué)響應(yīng)。方法基于1名女性志愿者的骨盆CT圖像,建立骨盆及其動脈的三維有限元模型,包括骨、動脈、周圍軟組織以及骶髂關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)和恥骨聯(lián)合等骨盆關(guān)節(jié)軟骨和韌帶。采用線彈性實(shí)體單元模擬骨骼,采用非線性的彈性連接單元模擬韌帶,軟組織包括軟骨、包裹軟組織和動脈等采用超彈性材料和實(shí)體單元仿真。以22.1 kg的沖擊質(zhì)量,3.13和5m/s的沖擊速度對坐位下的復(fù)合體進(jìn)行側(cè)面碰撞,記錄模型的輸出。結(jié)果計算結(jié)果與文獻(xiàn)報道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。3.31和5 m/s沖擊速度下動脈的最大等效應(yīng)力分別為98和216 kPa,最大拉伸應(yīng)變?yōu)?4.9%和20%,但不至于導(dǎo)致動脈斷裂。結(jié)論所建立的骨盆-股骨-軟組織復(fù)合模型可用于沖擊載荷下骨盆動脈的動態(tài)響應(yīng)和損傷分析,為預(yù)測動脈損傷程度提供生物力學(xué)依據(jù)。
[Abstract]:Aim to construct and verify a three-dimensional finite element model of pelvis-femur-soft tissue complex with artery and to study the mechanical response of pelvic artery under lateral impact. Methods based on the pelvic CT images of a female volunteer, a three-dimensional finite element model of pelvis and its arteries, including bone, artery, surrounding soft tissue, sacroiliac joint, hip joint and pubic joint, was established. Linear elastic solid element was used to simulate bone, nonlinear elastic connecting element was used to simulate ligament, soft tissue including cartilage, wrapped soft tissue and artery were simulated by hyperelastic material and solid element. With the impact mass of 22.1 kg, the impact speed of 3.13 and 5m/s, the complex under sitting position was collided sideways, and the output of the model was recorded. Results the calculated results were in good agreement with the experimental results reported in the literature. The maximum equivalent stresses of the arteries at the impact velocities of 3.31 and 5 kPa, were 98.9% and 20%, respectively, but did not lead to arterial rupture. The results showed that the maximum tensile stress of the arteries at the impact velocities of 3.31 and 5 m / s was 14.9% and 20%, respectively. Conclusion the pelvis-femur-soft tissue composite model can be used to analyze the dynamic response and injury of pelvic artery under impact loading, which can provide biomechanical basis for predicting the degree of arterial injury.
【作者單位】： 上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院 生物醫(yī)學(xué)制造與生命質(zhì)量工程研究所;上海交通大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)與振動國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院骨科;
【基金】：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項(xiàng)目(2011CB711000) 上海市科委基金項(xiàng)目(114119a2400) 機(jī)械系統(tǒng)與振動國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室課題資助項(xiàng)目(MSV201202) 上海市松江區(qū)衛(wèi)生局經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(2011LX14)
【分類號】：R318.08

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2434030