有限元法建立寰椎后弓骨折模型及內(nèi)固定手術(shù)的有限元分析.pdf

1、目的:本文通過(guò)有限元法建立寰椎后弓骨折的三維有限元模型并模擬內(nèi)固定術(shù)后模型的生物力學(xué)進(jìn)行分析和驗(yàn)證,以便對(duì)臨床進(jìn)一步診治寰椎后弓骨折提供一定的理論依據(jù)。
　　 方法:(1)獲取健康成年男性的寰樞椎復(fù)合體CT掃描的計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像數(shù)據(jù),利用Mimics軟件將圖像坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ASCⅡ格式的點(diǎn)云數(shù)據(jù),并利用CATIA軟件對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行處理,隨后通過(guò)Geomagicstudio、Catia建立寰樞椎幾何模型,然后導(dǎo)入有限元處理軟件Hyper

2、mesh、Ls-dyna建立枕頸區(qū)有限元模型,并確定模型加載的邊界條件和加載方式。(2)將健康寰樞椎模型中的C2椎體下表面定位,模擬頸椎大幅度的俯仰運(yùn)動(dòng)、軸向大載荷加載,了解寰椎正常模型和骨折模型在各種工況下的受力情況。(3)對(duì)于骨折模型,按照后路鈦板、螺釘內(nèi)固定手術(shù)進(jìn)行處理,模擬頸椎的正常動(dòng)作檢驗(yàn)手術(shù)的有效性。
　　 結(jié)果:(1)所建上頸椎的有限元模型外形逼真,幾何相似性好,正常模型共包含35719個(gè)節(jié)點(diǎn),8797個(gè)單元,骨折

3、模型共包含38451個(gè)節(jié)點(diǎn),9782個(gè)單元;(2)應(yīng)用上頸椎模型在枕骨加載面壓力,模擬頭顱位于中立、前屈、后伸位時(shí),寰椎前弓受力最大,其次是后弓及側(cè)塊:(3)單獨(dú)應(yīng)用寰椎模型,直接在寰椎上關(guān)節(jié)面加載力,模擬頭顱在中立、前屈、后伸位時(shí)寰椎最大應(yīng)力集中于前弓,次級(jí)應(yīng)力集中區(qū)域?yàn)閭?cè)塊及后弓與側(cè)塊的交界處;直接在后弓加載力模擬頭部過(guò)度后伸時(shí),最大應(yīng)力集中于后弓與側(cè)塊交界處。(4)對(duì)于寰椎后弓骨折模型,在模擬頭顱中立、前屈、后伸位時(shí)在鈦板、螺釘處