【摘要】：隨著青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎發(fā)病率逐年上升,其對(duì)患者產(chǎn)生的身心健康影響越來越受到人們的關(guān)注。目前,醫(yī)院主要通過矯形器與手術(shù)內(nèi)固定的方法治療患者脊柱側(cè)彎。二者根本原理都是通過對(duì)脊柱施加合適的矯形力驅(qū)使側(cè)彎脊柱恢復(fù)正常。因此對(duì)脊柱側(cè)彎的治療,合適的矯形力加載是治愈根本因素。論文結(jié)合醫(yī)學(xué)與力學(xué)文獻(xiàn)資料,針對(duì)具體患者對(duì)脊柱側(cè)彎矯形力進(jìn)行計(jì)算分析,并通過有限元仿真計(jì)算驗(yàn)證了本文提出的矯形力加載理論依據(jù)的正確性。為脊柱側(cè)彎臨床治療提供了一種通用可行的脊柱側(cè)彎矯形力計(jì)算方法。(1)論文基于患者CT數(shù)據(jù)分析患者脊柱側(cè)彎特征,在Mimics軟件中采集脊柱側(cè)彎部分T4-L3中心位置的坐標(biāo)點(diǎn),在Matlab軟件中擬合出精確表達(dá)患者脊柱側(cè)彎特征的曲線,并求出脊柱側(cè)彎本構(gòu)方程。通過編程實(shí)現(xiàn)了脊柱側(cè)彎Cobb角自動(dòng)測(cè)量,以及脊柱側(cè)彎頂椎位置和頂椎偏移量。根據(jù)脊柱生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及臨床骨科醫(yī)學(xué)資料,以彎曲梁模型等效脊柱側(cè)彎進(jìn)行矯形受力分析計(jì)算。引入脊柱綜合彈性模量,推導(dǎo)出在不同矯形力作用下,脊柱側(cè)彎任意位置矯形力與矯形角之間的函數(shù)關(guān)系式。(2)為了計(jì)算出脊柱綜合彈性模量以及驗(yàn)證脊柱側(cè)彎矯形力與矯形角函數(shù)關(guān)系式的有效性,論文基于患者臨床醫(yī)學(xué)CT掃描數(shù)據(jù),通過醫(yī)學(xué)逆向工程軟件Mimics17.0軟件建立了患者脊柱側(cè)彎部分T4-L3節(jié)段椎骨模型,并將其導(dǎo)入Geomagic wrap 2015進(jìn)行多邊形模型表面粗糙度優(yōu)化處理以及三角面片的均勻優(yōu)化處理�；趦�(yōu)化的椎骨模型在3D-matic軟件中設(shè)計(jì)生成脊柱椎間盤。最后把椎間盤及脊椎導(dǎo)入Geomagic wrap2015軟件進(jìn)行布爾運(yùn)算消除椎骨間的重疊部分,并對(duì)多邊形模型進(jìn)行精確曲面造型,通過建立合適的曲面片生成可以精確表達(dá)患者脊柱側(cè)彎特征的幾何模型。(3)查閱文獻(xiàn)資料確定脊柱有限元模型中各組織的材料屬性,網(wǎng)格單元類型以及各個(gè)組織間的連接性質(zhì)。使用Hypermesh14.0軟件劃分脊柱網(wǎng)格,并對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行檢查,對(duì)網(wǎng)格賦值屬性,定義單元類型及接觸關(guān)系,并通過Link單元網(wǎng)格賦值不同屬性模擬脊柱不同韌帶組織。建立了與患者脊椎側(cè)彎特征相似的較高的有限元模型。(4)建立的有限元模型與患者臨床X光片進(jìn)行脊柱側(cè)彎特征對(duì)比,驗(yàn)證有限元模型的幾何相似性。并通過脊柱有限元模型分節(jié)段與同類文獻(xiàn)資料力學(xué)仿真分析結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了有限元模型力學(xué)特性的有效性。(5)最后使用有限元仿真軟件Ansys 15.0對(duì)脊柱模型加載不同載荷進(jìn)行仿真計(jì)算,計(jì)算結(jié)果通過脊柱矯形力與矯形角之間的函數(shù)關(guān)系式計(jì)算出了脊柱綜合彈性模量為0.3140MPa,以及患者最佳矯形力的大小及加載位置。
【圖文】：

１．２聶文忠建立的脊柱有限元ｅｎｔ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｐｉｎｅ邋ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ中的特點(diǎn)逡逑中的一種重要的方法，起源質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)體離散化位移及應(yīng)力模式，各個(gè)單的位移傳遞協(xié)調(diào)一致，并通求解此方程組，獲得各個(gè)為零，，再統(tǒng)一為整［２５］。有限，可以在計(jì)算機(jī)中多次加載物力學(xué)實(shí)體實(shí)驗(yàn)即節(jié)約成本

圖１．３流程圖逡逑Ｆｉｇ邋１．３邋Ｐａｐｅｒ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ逡逑
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R726.8;R318.01

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 余升華;胡漢生;邱勤業(yè);李遠(yuǎn)輝;尹德龍;;廣州市中小學(xué)生脊柱側(cè)凸現(xiàn)狀及3年隨訪調(diào)查[J];廣東醫(yī)學(xué);2014年24期

2 項(xiàng)嬪;都承斐;趙美雅;田山;王麗珍;樊瑜波;;全腰椎有限元模態(tài)分析[J];醫(yī)用生物力學(xué);2014年02期

3 朱磊;霍洪軍;;有限元分析在強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形中的應(yīng)用進(jìn)展[J];中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào);2014年07期

4 原芳;薛清華;劉偉強(qiáng);;有限元法在脊柱生物力學(xué)應(yīng)用中的新進(jìn)展[J];醫(yī)用生物力學(xué);2013年05期

5 汪禹;;MATLAB在曲線擬合中的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2012年18期

6 周鴻;王文軍;;有限元分析法在脊柱生物力學(xué)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J];亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥;2012年03期

7 鮑春雨;劉晉浩;;人體脊柱腰椎節(jié)段三維有限元模型的研究與分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2009年09期

8 遲增德;李春海;劉尚禮;;有限元分析在脊柱外科生物力學(xué)的應(yīng)用[J];生物骨科材料與臨床研究;2009年04期

9 倪偉峰;徐建廣;;有限元法在脊柱結(jié)構(gòu)和腰椎融合生物力學(xué)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J];中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù);2008年30期

10 汪正宇;劉祖德;王哲;王成燾;葉銘;李新鋒;;脊柱側(cè)凸有限元模型的建立和參數(shù)優(yōu)化[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2008年01期

本文編號(hào)：2615861