一種新方法建立人體脊柱有限元模型的研究與應(yīng)用.pdf

1、目的：尋求一種基于MRI斷層圖像重建人體脊柱有限元模型的方法；并應(yīng)用此方法分別建立梯形開(kāi)窗和矩形開(kāi)窗治療腰椎管狹窄癥的L4-L5節(jié)段有限元模型，并對(duì)兩個(gè)模型的穩(wěn)定性進(jìn)行比較，為梯形開(kāi)窗術(shù)式的臨床應(yīng)用提供理論支持。 方法： 利用SIEMENS 3.0T MRT獲得以1mm為層厚和分辨率的人體脊柱矢狀位斷層圖像65張，Simpleware軟件的ScanIP模塊直接讀入Dicom格式原始圖像，并順序進(jìn)行圖像分割，數(shù)據(jù)光順，三維

2、重建等操作生成L4-5節(jié)段(包括椎間盤)脊柱三維模型；再將此模型導(dǎo)入ScanFE模塊，該模塊不僅能對(duì)此三維模型進(jìn)行體網(wǎng)格劃分，還分別賦予皮質(zhì)骨，松質(zhì)骨，髓核及纖維環(huán)的彈性模量和泊松比，最終生成能夠?qū)階NSYS 10.0的格式文件；ANSYS 10.0可直接導(dǎo)入以上三維模型，并加上前、后縱韌帶，橫突間韌帶，黃韌帶，棘上、棘間韌帶以及關(guān)節(jié)囊韌帶，最終獲得完整的人體脊柱三維非線性有限元模型。利用此種方法分別建立梯形和矩形開(kāi)窗兩種治療腰椎管狹

3、窄癥的：L4-5節(jié)段有限元模型，對(duì)比分析兩種模型的穩(wěn)定性，分別得到500N軸向載荷最大應(yīng)變圖和15NM力矩下屈伸、側(cè)彎以及扭轉(zhuǎn)的最大角度兩組數(shù)據(jù)，并進(jìn)行比較。 結(jié)果： 應(yīng)用Simpleware軟件建立了更為精確和完整的人體L4-5節(jié)段脊柱三維有限元幾何模型，并能夠快速生成體網(wǎng)格，對(duì)模型的不同部分分別賦值，最后可直接導(dǎo)入ANSYS 10.0有限元軟件，進(jìn)一步求解；對(duì)兩種開(kāi)窗的有限元模型的分析可知，500N軸向載荷、15NM