腰椎峽部生物力學的三維有限元分析.pdf

1、目的:評價腰椎峽部應力的分布以及不同方向的荷載對峽部生物力學的影響，包括壓縮，壓縮合并屈曲、過伸、側(cè)彎和旋轉(zhuǎn)。探索峽部裂與應力的關系，為峽部裂的預防、治療及康復提供理論依據(jù)。 資料:與方法選取一名健康女性志愿者，無腰痛病史，無腰部外傷史。進行腰椎CT掃描，將所得圖像保存為DICOM(Digital Image and Communications inMedicine，醫(yī)學數(shù)字圖像通訊標準)格式圖像，輸入Mimics(Mater

2、ialise's InteractiveMedical Image Control System，Materialise的交互式醫(yī)學影像控制系統(tǒng))建立L<,4,5>運動單元的模型。導入Ansys(有限元分析軟件)，總計單元數(shù)112120。L<,5>椎體下面及下關節(jié)突固定，在伸展壓縮、旋轉(zhuǎn)壓縮、側(cè)彎壓縮、屈曲壓縮及單純壓縮條件下逐步在L<,4>中央施加500N應力。伸展、屆曲、側(cè)彎分別在椎體的后、前及側(cè)緣逐漸施加15Nm的力，旋轉(zhuǎn)在椎體的

3、兩側(cè)施加15Nm的力偶。選取一側(cè)峽部背側(cè)及腹側(cè)的42個節(jié)點來測量峽部應力的大小。 結(jié)果:采用獨立兩樣本t檢驗，檢驗水準a=0.05，伸展壓縮與旋轉(zhuǎn)壓縮，峽部應力有顯著性差異(t=2.090，P=0.040)；旋轉(zhuǎn)壓縮與屈曲壓縮時峽部應力有顯著性差異(t=4.748，P=0.000)；屈曲壓縮與側(cè)彎壓縮時峽部應力無顯著性差異(t=0.865，P=0.389)；側(cè)彎壓縮與單純壓縮時峽部應力有顯著性差異(t=6.786，p=0.000

4、)。在伸展壓縮時峽部應力較其他受力條件下大，依次是是旋轉(zhuǎn)壓縮荷載、屈曲壓縮荷載、側(cè)彎壓縮荷載和單純壓縮荷載。 結(jié)論 1、應用Dicom醫(yī)學數(shù)字圖像通訊標準和Mimics軟件輔助建模，為有限元模型的建立提供了一條新途徑，具有建模速度快、模型精確、信息損失小等優(yōu)點。 2、伸展壓縮及旋轉(zhuǎn)壓縮時峽部承受的應力最為集中，峽部不同分區(qū)域承受的應力不均衡，上部靠近椎椎弓根處的應力較大，下部分應力較小。 3、峽部伸展壓縮