腰椎2～4節(jié)段FEM的建立及其有關(guān)絕經(jīng)后女性腰椎的研究.pdf

1、目的：(1)建立正常人腰椎L2～L4椎體節(jié)段有限元模型；(2)研究絕經(jīng)后女性骨量正常、骨質(zhì)疏松病人及骨質(zhì)疏松伴骨折病人在椎間盤正常及退變時(shí)前屈或后伸體位狀態(tài)下腰椎的應(yīng)力、應(yīng)變分布；(3)探討兩種體位下椎間盤纖維環(huán)應(yīng)力、位移的變化。 方法：選擇1例正常成年健康女性，使用螺旋CT薄層掃描獲得腰椎圖像，用MATLAB和ANSYS軟件進(jìn)行圖像分析，建立正常人L2～L4的三維有限元模型。參照文獻(xiàn)中生物力學(xué)測(cè)試結(jié)果，驗(yàn)證模型的有效性。將驗(yàn)證

2、有效的模型通過改變材料參數(shù)，模擬骨量正常、骨質(zhì)疏松及骨質(zhì)疏松伴骨折的骨量情況和椎間盤正常及退變的狀態(tài)，生成多個(gè)相應(yīng)的有限元模型。各模型施加載荷，模擬前屈及后伸兩種體位，記錄模型的應(yīng)力分布圖、應(yīng)變分布圖、各椎體中部松質(zhì)骨應(yīng)變≥5000μ韻比例及皮質(zhì)骨最大Von Mises應(yīng)力、椎間盤纖維環(huán)的最大Von Mises應(yīng)力和最大x軸、y軸位移。 結(jié)果：(1)建立了L2～L4活動(dòng)節(jié)段的有限元模型，模型驗(yàn)證有效。(2)應(yīng)變≥5000μ的松質(zhì)

3、骨比例，前屈體位，椎間盤正常時(shí)，骨量不同的三組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；椎間盤退變前后三組內(nèi)差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。后伸體位，椎間盤正常時(shí)骨質(zhì)疏松與骨質(zhì)疏松伴骨折組差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；椎間盤退變前后三組內(nèi)差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(3)皮質(zhì)骨最大Von Mises應(yīng)力，任意體位，正常椎間盤時(shí)三組間腰2、3椎體的差別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；骨質(zhì)疏松組椎間盤退變前后各椎體差別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(4)椎間盤的最大Yon Mises應(yīng)力均出現(xiàn)于前屈位，骨質(zhì)疏松時(shí)，椎

4、間盤正常和退變的纖維環(huán)最大Yon Mises應(yīng)力以及最大x軸、y軸位移的差別均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且在前屈位時(shí)差別顯著。 結(jié)論：(1)正常人L2～L4有限元模型驗(yàn)證有效。(2)相同體位，骨量正常、骨質(zhì)疏松及骨質(zhì)疏松伴骨折組腰椎椎體發(fā)生骨折的風(fēng)險(xiǎn)性不同，骨量減低骨折危險(xiǎn)性增大。(3)相同椎間盤狀態(tài)，骨質(zhì)疏松組及骨質(zhì)疏松伴骨折組的應(yīng)力分布規(guī)律與骨量正常組相同。(4)椎間盤退變后，椎體的周邊部位更易發(fā)生骨折，椎間盤疾病則更易發(fā)生在前屈體位