人工胸廓模型在生理載荷作用下的電測(cè)試驗(yàn)研究.pdf

1、漏斗胸合并脊柱側(cè)彎是一種先天性疾病，其病癥為胸骨體向內(nèi)凹陷且伴有脊柱側(cè)彎癥狀，該疾病會(huì)導(dǎo)致前胸下部成漏斗狀，對(duì)心臟產(chǎn)生壓迫，影響患者的心肺功能，同時(shí)對(duì)患者的心理產(chǎn)生不良的影響。因?yàn)槊つ砍C形可能會(huì)加重脊柱側(cè)彎，臨床上醫(yī)生只能被迫放棄手術(shù)。
　　目前漏斗胸合并脊柱側(cè)彎矯形過程的研究多數(shù)依靠數(shù)值模擬，數(shù)值模擬的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)行參數(shù)研究方便，但也有一定的局限性，數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性需要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。受倫理限制，目前無(wú)法通過在體的電測(cè)試驗(yàn)獲得矯形

2、過程中胸廓骨骼的應(yīng)變分布規(guī)律，同時(shí)因?yàn)闊o(wú)法獲得漏斗胸合并脊柱側(cè)彎的尸體標(biāo)本也無(wú)法進(jìn)行尸體的電測(cè)試驗(yàn)。數(shù)值計(jì)算結(jié)果可以通過動(dòng)物試驗(yàn)和人工胸廓模型試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，考慮到動(dòng)物胸廓模型的的長(zhǎng)軸位于矢狀面與人體胸廓模型長(zhǎng)軸位于冠狀面不同，本文采用人工胸廓模型進(jìn)行電測(cè)試驗(yàn)。胸廓模型的制作實(shí)踐顯示，制作漏斗胸合并脊柱側(cè)彎的胸廓模型十分復(fù)雜，不僅進(jìn)行3D打印的價(jià)格昂貴，而且3D打印的材料與骨骼材料的材料參數(shù)差別較大。作者采用高分子材料制作一個(gè)正常的人工胸

3、廓模型，對(duì)人工胸廓模型進(jìn)行生理載荷作用下的電測(cè)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值模擬，比較了與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差。
　　人工胸廓模型包括2塊胸骨、12塊胸椎及12對(duì)肋骨，通過連接件連接了胸骨，肋骨和胸椎。實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)人工胸廓模型施加生理載荷，并運(yùn)用靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)測(cè)出人工胸廓模型在生理載荷作用下各部位的應(yīng)變，主要測(cè)量胸骨、肋軟骨、肋骨近端和肋骨遠(yuǎn)端部位的應(yīng)變。其中實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和測(cè)點(diǎn)布置參考了數(shù)值計(jì)算結(jié)果。
　　為了與實(shí)

4、驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)前對(duì)人工胸廓模型進(jìn)行CT掃描，然后運(yùn)用Mimics和Geomagic studio軟件重建了人工胸廓的三維模型，導(dǎo)入有限元分析軟件ABAQUS6.11中進(jìn)行人工胸廓模型在生理載荷作用下的數(shù)值模擬仿真分析，主要分析人工胸廓模型在生理載荷作用下的位移場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)。
　　參數(shù)研究主要考慮了兩種因素，一是研究了肋軟骨對(duì)人工胸廓模型在生理載荷作用下的位移場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的影響，二是在胸椎之間創(chuàng)建了椎間盤，研究了椎間盤對(duì)人