頸椎下頸段三維有限元模型建立及相關(guān)應(yīng)力分析.pdf

1、目的:通過CT掃描、CAD建模技術(shù)及有限元分析建立頸椎下頸段三維有限元分析模型(C4/5/6),模擬頸椎退變引起的頸椎病行牽引治療時(shí),不同重量牽引時(shí)各部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力做出分析,用以指導(dǎo)臨床應(yīng)用。
　　方法:根據(jù)目前通用的國際標(biāo)準(zhǔn)體重及身高,選取健康青年男性志愿者一名(28歲、170cm、60Kg),排除頸部疼痛疾病及外傷史,X線排除頸椎退行性變、頸椎不穩(wěn)定器質(zhì)性病變等脊柱疾病后,使用西門子64層螺旋CT,以0.65 mm的層距行頸部斷

2、層掃描成像,要求頸椎位于掃描視野中心,保持縱軸方向不動(dòng),掃描范圍從C1-C7,作軸位、冠狀位、矢狀位CT掃描后,將掃描獲得的斷層圖像轉(zhuǎn)換為DICOM文件格式輸出并刻錄光盤。將DICOM格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入專業(yè)MIMICS(專業(yè)醫(yī)學(xué)影像三維重建軟件),篩選合適的斷層圖像,行Hounsfiled值調(diào)整,蒙板分割、形態(tài)學(xué)操作、布爾計(jì)算等預(yù)建模處理,建立頸椎下頸段C4-C6兩節(jié)段椎體及椎間盤三維表面模型,對模型進(jìn)行優(yōu)化并劃分網(wǎng)格,然后把各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)輸

3、入建模軟件,建立實(shí)體模型,對頸椎實(shí)體模型及椎間盤模型進(jìn)行光滑等優(yōu)化處理后導(dǎo)入有限元分析軟件劃分網(wǎng)格生成節(jié)點(diǎn)和單元,錄入相關(guān)結(jié)構(gòu)材料屬性,建立頸椎下頸段C4-C6椎體三維有限元模型。(1)實(shí)行模型邊界設(shè)定,在模型上加載2.0NM的純力矩模擬脊柱的屈曲、后伸、側(cè)屈試驗(yàn),將試驗(yàn)結(jié)果與體外生物力學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行對比驗(yàn)證。(2)在三維有限元模型上加載2.0NM的純力矩載荷,分別加以30N、60N、90N、120N(以10N=1kg牽引力為標(biāo)準(zhǔn))的牽引力