腰椎有限元模型的建立與脊柱牽引過(guò)程中的仿真研究.pdf

1、腰椎疾病是外科常見(jiàn)病,在腰椎間盤疾病的治療方法中,牽引療法是較為有效的治療方法之一,其中牽引時(shí)間、大小和方向都與腰椎的生物力學(xué)特性有關(guān),不同的牽引時(shí)間、牽引力的大小及力的作用方向都會(huì)對(duì)治療效果產(chǎn)生較大影響,因此研究腰椎的生物力學(xué)特性并以此來(lái)確定牽引治療的關(guān)鍵參數(shù),具有重要意義。有限元分析法是理論生物力學(xué)研究中最有效的分析方法之一,尤其在針對(duì)人體的脊柱生物力學(xué)特性研究中,相對(duì)實(shí)驗(yàn)生物力學(xué)而言,具有更好的可替代性、可重復(fù)性和可控性等優(yōu)勢(shì)。<

2、br>　　 本文主要探討如何快速、準(zhǔn)確的建立腰椎三維有限元模型,并進(jìn)行不同角度牽引狀態(tài)下的仿真分析,得出牽引角度對(duì)牽引效果的影響規(guī)律,從而為新型的成角度腰椎牽引設(shè)備的研制提供理論依據(jù)。
　　 本研究首先利用Mimics醫(yī)學(xué)軟件對(duì)CT圖像進(jìn)行處理,重構(gòu)出腰椎椎骨模型,同時(shí)結(jié)合布爾運(yùn)算建立起椎間盤模型,從而得到具有較高精確性的幾何模型;為便于后續(xù)的有限元分析,將所建幾何模型導(dǎo)入Solidworks工程軟件中,利用其自帶的Scan

3、to3D插件生成實(shí)體模型;然后在Ansys有限元分析軟件中建立起有限元模型,對(duì)模型進(jìn)行軸向壓縮力和側(cè)屈扭矩條件下的仿真分析,將得出的軸向壓縮力一軸向位移、側(cè)屈扭矩一側(cè)屈角位移的仿真曲線與體外生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)曲線對(duì)比完成模型驗(yàn)證;最后對(duì)模型施加兩組大小相同、方向不同的牽引力進(jìn)行仿真分析,得出在一定大小的牽引力下,牽引角度的變化對(duì)各節(jié)腰椎間盤厚度的影響規(guī)律,并計(jì)算各節(jié)腰椎間盤內(nèi)壓的相應(yīng)變化情況。
　　 本研究所建腰椎三維有限元模型能夠方