根據(jù)臨床醫(yī)學(xué)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,建立了一個(gè)比較完整詳細(xì)的T12-L2胸腰椎節(jié)段的脊椎有限元模型,并賦予模型帶有失效準(zhǔn)則的非線性材料屬性來(lái)研究不同姿勢(shì)下脊椎爆裂骨折的生物力學(xué)原理.垂直壓縮載荷由一個(gè)剛體球垂直碰撞脊椎模型產(chǎn)生.在碰撞之前,脊椎模型分別處于直立、前屈、后伸的姿勢(shì)下,由此獲得3種姿勢(shì)下的骨折過(guò)程和評(píng)估爆裂骨折程度的縱向高度、橫向?qū)挾群完P(guān)節(jié)突接觸力的評(píng)價(jià)參數(shù).研究結(jié)果表明,后伸姿勢(shì)下椎管狹窄程度最大,爆裂骨折程度最嚴(yán)重. 

【文章來(lái)源】：東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,41(04)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的不同材料屬性區(qū)域示意圖

骨骼的材料屬性與彈塑性材料存在類(lèi)似的變形及屈服極限點(diǎn)，在屈服極限點(diǎn)以前，骨頭的屬性為彈性材料，在超過(guò)屈服點(diǎn)之后，材料的屬性為塑性變形．因此使用Johnson-Cook彈塑性材料公式來(lái)模擬骨骼的材料性質(zhì)，并加入失效條件來(lái)模擬骨骼的斷裂．在標(biāo)準(zhǔn)溫度下，塑性應(yīng)力的等效公式為式中:σ為等效應(yīng)力;A為屈服應(yīng)力;B為硬化模量;n為硬化指數(shù);C為應(yīng)變率系數(shù);εp為塑性應(yīng)變;6)ε為瞬時(shí)的應(yīng)變率;6)ε0為參考應(yīng)變率．當(dāng)塑性應(yīng)變?chǔ)舙到達(dá)設(shè)定的最大應(yīng)變?chǔ)舖ax時(shí)，面網(wǎng)格將會(huì)被刪除，體網(wǎng)格將失效，偏應(yīng)力將恒為零．Johnson-Cook彈塑性材料公式的參數(shù)選用文獻(xiàn)[9]中的參數(shù)，利用反證法得出脊椎L1椎骨材料屬性，如表1所示．因?yàn)镴ohnson-Cook公式為簡(jiǎn)化的彈塑性變形，并且將各向異性的骨頭材料假設(shè)為各向同性，需要對(duì)采取的參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證．驗(yàn)證方法見(jiàn)文獻(xiàn)[9]中的實(shí)驗(yàn)條件，在10 mm/s和2 500 mm/s兩個(gè)速度載荷下，將椎骨L2節(jié)段壓縮，得到力位移曲線中的最大失效力(椎體剛度下降點(diǎn)的作用力)和失效能量面積(力位移曲線在剛度下降前與x軸所構(gòu)成的面積)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定參數(shù)是否合理．結(jié)果如表2所示，可知各項(xiàng)參數(shù)的選擇是合理正確的．

T12-L1,L1-L2節(jié)段模型的驗(yàn)證結(jié)果如圖3所示，與已發(fā)表的參考文獻(xiàn)結(jié)果[12-13]相比，在誤差允許的范圍內(nèi)高度吻合，變化趨勢(shì)也非常相近，因此，模型的驗(yàn)證結(jié)果是準(zhǔn)確的，可以進(jìn)行模擬分析．2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]有限元法評(píng)估經(jīng)皮椎體成形和后凸成形治療脊柱三明治骨折的生物力學(xué)變化[J]. 王吉博.  中國(guó)組織工程研究. 2017(35)
[2]脊椎胸腰段爆裂骨折的CT評(píng)估[J]. 陳曉暉,靳激揚(yáng),何仕誠(chéng).  現(xiàn)代醫(yī)學(xué). 2008(05)



本文編號(hào)：3350243