基于MRI圖像的人體腰椎節(jié)段三維有限元模型重建及分析.pdf

1、腰椎病變損傷是導(dǎo)致腰腿疼痛的主要原因之一，由于其發(fā)病原因很復(fù)雜，而且久難治愈，對人們正常的生活和工作產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。在臨床上，腰椎間盤突出不只是由于受壓所致，大部分原因是因為椎間盤內(nèi)應(yīng)力分布不均勻，局部應(yīng)力集中纖維環(huán)破裂導(dǎo)致。通過對活體進(jìn)行試驗測量以獲得腰椎間盤的應(yīng)力應(yīng)變及變形在臨床中是非常困難的，迄今為止人們還不能直接從活體上測量腰椎所受力的狀態(tài)，進(jìn)而尋找出腰椎的損傷原因和傳遞力的過程。
　　 通過有限元與生物力學(xué)相結(jié)合的方

2、法建立的腰椎模型不但能模擬人體的脊錐外形，而且具有比較精確的解剖結(jié)構(gòu)，還能模擬人體的各種運動方式，從而計算出相應(yīng)運動情況下各個結(jié)構(gòu)的受力情況。本文所建立的模型和計算在較好的表達(dá)腰椎解剖結(jié)構(gòu)的同時，更能夠表示出腰椎間盤的應(yīng)力應(yīng)變變化特征，有助于深入了解各種腰椎損傷的成因并對診治手段加以改進(jìn)，為腰椎段的手術(shù)圖像指導(dǎo)和仿真奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 本課題采用醫(yī)學(xué)影像的方法，獲得原始數(shù)據(jù)，將MRI掃描得到的Dicom數(shù)據(jù)輸入逆向工程軟件S

3、impleware中進(jìn)行圖像處理并優(yōu)化，通過補充建立終板，髓核，纖維環(huán)等結(jié)構(gòu)，建立完整的腰椎三維有限元模型。設(shè)置椎體與椎間盤之間的接觸類型，通過對正壓、前屈、側(cè)彎、后伸等姿態(tài)多次的模擬計算，分析出腰椎在不同載荷下的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律及變形情況。
　　 通過有限元的應(yīng)力應(yīng)變場計算得出，腰椎間盤的生長進(jìn)化與應(yīng)力有關(guān);椎弓根部的損傷不僅與腰椎高壓力負(fù)荷有關(guān)還與前屈后伸運動有關(guān);重復(fù)性的前屈，會導(dǎo)致間盤壓力過大，可能會引發(fā)椎間盤突出癥。<