發(fā)布時(shí)間：2018-05-24 13:02

  本文選題：脊柱側(cè)凸 + 有限元分析　； 參考：《中國(guó)組織工程研究》2017年27期

【摘要】：背景:先天性脊柱側(cè)凸患者脊柱運(yùn)動(dòng)單元發(fā)育存在缺陷,椎體活動(dòng)柔韌性相對(duì)較差,在臨床工作中發(fā)現(xiàn)此類(lèi)患者冠狀面腰骶段(L_4-S_1)的脊柱代償能力和術(shù)后是否會(huì)出現(xiàn)不可自行代償?shù)能|干偏移存在一定關(guān)聯(lián)。目的:建立正常人和先天性脊柱側(cè)凸患者冠狀面腰骶段不同柔韌性的三維有限元模型,通過(guò)比較3種模型在不同載荷下的形變、位移、應(yīng)力和剛度等力學(xué)數(shù)值變化而完成有限元分析。方法:分別以1名正常人和術(shù)前冠狀面腰骶段柔韌性不同(隨訪中是否發(fā)生不可代償?shù)能|干偏移)的2名先天性脊柱側(cè)凸患者為建模樣本,通過(guò)螺旋CT掃描獲得腰骶段DICOM格式的圖像數(shù)據(jù),將其導(dǎo)入到三維重建軟件MIMICS中,根據(jù)選取CT圖像中各組織的灰度值不同,通過(guò)閾值來(lái)提取相應(yīng)的組織,生成3D模型,并將通過(guò)GEOMAGIC進(jìn)行簡(jiǎn)化處理后的腰骶段三維模型導(dǎo)入到有限元軟件ABAQUS中進(jìn)行不同載荷狀態(tài)下的力學(xué)指標(biāo)分析。結(jié)果與結(jié)論:①3種模型在受不同側(cè)向力的情況下,最大應(yīng)力分布區(qū)域都集中在L_4皮質(zhì)骨前部,而最大位移分布區(qū)域主要集中在L_5上;②不可代償性模型(隨訪中發(fā)生不可代償?shù)能|干偏移)和可代償性模型(隨訪中發(fā)生可代償?shù)能|干偏移)在受不同側(cè)向力的情況下,應(yīng)力分布幾乎沒(méi)有變化,但可代償性模型在同樣載荷作用下會(huì)產(chǎn)生更大的位移變化,而且剛度也明顯小于不可代償性模型,即可代償模型在受到同等力的作用下更容易變形;③結(jié)果提示,通過(guò)三維有限元模型可以完成對(duì)先天性脊柱側(cè)凸冠狀面腰骶段柔韌性的生物力學(xué)分析,而且生物力學(xué)結(jié)果也與作者的臨床設(shè)想一致,即可代償性先天性脊柱側(cè)凸患者腰骶段椎體間角度變化的幅度更大,提示其腰骶段柔韌性更好。
[Abstract]:Background: congenital scoliosis patients have defects in the development of the motor unit of the spine and relatively poor mobility of the vertebral body. It was found that there was a certain correlation between the spinal compensatory ability of the coronal lumbosacral segment L _ (4-S _ 1) and the non-compensatory trunk deviation after operation. Objective: to establish three dimensional finite element models of different flexibility of coronal lumbosacral segment in normal subjects and congenital scoliosis patients, and to compare the deformation and displacement of the three models under different loads. The finite element analysis is completed because of the numerical variation of stress and stiffness. Methods: two patients with congenital scoliosis, one normal person and two patients with different preoperative coronal lumbosacral flexibility (whether irreparable trunk deviation occurred during follow-up), were selected as model samples. The image data of lumbosacral segment DICOM format were obtained by spiral CT scanning and imported into the 3D reconstruction software MIMICS. According to the different gray values of each tissue in the CT image, the corresponding tissue was extracted by threshold value, and the 3D model was generated. The three dimensional model of lumbosacral segment which was simplified by GEOMAGIC was introduced into the finite element software ABAQUS to analyze the mechanical indexes under different loading conditions. Results and conclusion under different lateral forces, the maximum stress distribution region of the 13 models was concentrated in the anterior part of the cortical bone, while the maximum displacement area was mainly concentrated in L5. (2) the non-compensatory model (irreparable trunk offset) and the compensable model (compensable trunk offset during follow-up) had little change in stress distribution under different lateral forces. However, the compensability model will produce greater displacement change under the same load, and the stiffness is obviously smaller than that of the irreplaceable model. The result shows that the compensatory model is more easily deformed under the same force. The biomechanical analysis of the flexibility of lumbosacral segment on the coronal surface of congenital scoliosis can be completed by using the three-dimensional finite element model, and the biomechanical results are consistent with the author's clinical assumptions. The angle of lumbosacral vertebrae in the patients with compensatory congenital scoliosis is larger, indicating that the lumbosacral segment is more flexible.
【作者單位】： 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院骨科;河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院;天津醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院;Radiology
【基金】：天津市自然科學(xué)基金(17JCZDJC32500)~~
【分類(lèi)號(hào)】：R687.3

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本文編號(hào)：1929155