有限元法對(duì)椎體成形術(shù)的力學(xué)評(píng)價(jià).pdf

1、目的：探討利用螺旋CT建立骨質(zhì)疏松腰椎三維有限元模型的高度數(shù)字化方法，以為腰椎骨質(zhì)疏松的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)提供標(biāo)準(zhǔn)模型，在此基礎(chǔ)上分析椎體成形術(shù)應(yīng)力變化的影響。 方法：從珠江醫(yī)院選取20分腰椎CT，以排除可見的脊椎病變及損害，以Dicom格式輸出其斷層圖像并轉(zhuǎn)入微機(jī)保存。利用三維重建軟件Mimics11.1建立L1-L3段正常脊柱結(jié)構(gòu)的三維幾何模型，將幾何模型導(dǎo)入Simpleware2.1中進(jìn)行有限元模型的建立。Abauqs6.51對(duì)

2、有限元模型的分析。在已建立的腰段骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折有限元模型(L1/L2L3,L2為骨折模型)上，模擬經(jīng)皮穿刺椎體成形術(shù)(PVP)過程。首先恢復(fù)腰2椎體高度，然后在腰2椎體中置入骨水泥(單、雙側(cè))，軸向加載500N狀態(tài)下記錄手術(shù)前后病椎椎體終板、骨小梁、骨水泥及鄰近椎體終板的應(yīng)力變化。術(shù)后在軸向加載500N狀態(tài)下，施加力矩15牛米模擬腰椎屈曲，后伸、側(cè)曲、旋轉(zhuǎn)，并記錄L1下終板，L3上終板的應(yīng)力，從而比較手術(shù)前后不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下腰椎

3、鄰近椎體的應(yīng)力改變，術(shù)后恢復(fù)椎體高度對(duì)鄰近椎板的應(yīng)力分布影響。 結(jié)果：①正常腰段脊柱三維模型有限元網(wǎng)格劃分結(jié)果：利用三維重建軟件Mimic、Simpleware和有限元軟件Abaqus成功進(jìn)行正常腰段脊柱三維模型有限元網(wǎng)格劃分。建成后的三維有限元模型與實(shí)體組織具有良好的幾何相似性②骨質(zhì)疏松腰椎三維有限元模型的建立：利用有限元軟件Abaqus的前處理功能，對(duì)不同組織的物理特性進(jìn)行定義，椎體和后部結(jié)構(gòu)的彈性模量均減少30％左右，符合

4、真實(shí)的生物力學(xué)要求，真實(shí)模擬了骨質(zhì)疏松椎體的材料特性，成功建立骨質(zhì)疏松腰椎三維有限元模型。②手術(shù)前后，病椎終板的應(yīng)力發(fā)生明顯減少，而松質(zhì)骨的應(yīng)力沒有明顯的變化，單側(cè)注入骨水泥與雙側(cè)注入骨水泥病椎終板的應(yīng)力相差不大。鄰近椎體終板在不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下手術(shù)前后無明顯改變。 結(jié)論：建立的骨質(zhì)疏松腰椎三維有限元模型接近真實(shí)的生物力學(xué)標(biāo)本，是理想的骨質(zhì)疏松腰椎生物力學(xué)的數(shù)字化模型，應(yīng)用于骨質(zhì)疏松腰椎損傷程度評(píng)估。椎體形成術(shù)，由于注入骨水泥后，