骨質疏松脊椎有限元模型的建立及臨床應用.pdf

1、目的：建立兩脊柱功能單位(FSU，F(xiàn)unctinal Spinal Unit)骨質疏松，骨質疏松椎體骨折、椎體成形術后及骨水泥椎間盤滲漏有限元模型，并對模型進行有效性驗證和生物力學分析，觀察相鄰椎體的受力改變。
　　 方法：以臨床病例建模素材，先行X線檢查，排除骨節(jié)段有病理存在。采用螺旋CT機對其脊柱相應節(jié)段進行連續(xù)的平行掃描。將圖像數(shù)據(jù)以DICOM格式導入MIMICS軟件，提取椎體輪廓圖像，重建為三維圖像，并進行優(yōu)化及面網(wǎng)格化

2、。后導入大型通用有限元軟件ABAQUS中建立三維有限元模型。分別建立了各椎體及其椎間盤有限元實體，賦予四面體實體網(wǎng)格，后分別經賦予材料屬性、組裝、定義接觸屬性、邊界條件和載荷設置、最后提交任務、有限元計算、顯示云圖和計算結果。本研究準確模擬了腰椎的椎間盤、軟骨終板、關節(jié)突小關節(jié)以及前縱韌帶、后縱韌帶、棘上韌帶、棘間韌帶、黃韌帶、關節(jié)囊韌帶、橫突間韌帶等各組韌帶；驗證了模型的收斂性，并設置了0.3MPa、1.0MPa、4.0MPa三種載荷

3、進行生物力學分析，觀察了相鄰椎體的力學改變情況。
　　 結果：建立的有限元模型收斂性好。當軸向壓力以0.3MPa、1.0MPa、4.0MPa增加后，椎間盤、軟骨終板和椎體整體的應力也成比例增加。骨質疏松椎體骨折及椎體成形術后有限元模型對比顯示椎體增強雖然不會改變其受力分布，但是的確會使得其受力增加。骨水泥滲漏模型顯示骨水泥椎間盤滲漏會使得相鄰終板出現(xiàn)局部受力增強區(qū)，改變了模型整體的受力分布。
　　 結論：本研究建立了骨質