頸椎下頸段三維有限元模型建立及相關應力分析.pdf

1、目的:通過CT掃描、CAD建模技術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,不同重量牽引時各部結構的應力做出分析,用以指導臨床應用。
　　方法:根據(jù)目前通用的國際標準體重及身高,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,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換為DICOM文件格式輸出并刻錄光盤。將DICOM格式的數(shù)據(jù)導入專業(yè)MIMICS(專業(yè)醫(yī)學影像三維重建軟件),篩選合適的斷層圖像,行Hounsfiled值調(diào)整,蒙板分割、形態(tài)學操作、布爾計算等預建模處理,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,對模型進行優(yōu)化并劃分網(wǎng)格,然后把各項測量數(shù)據(jù)輸

3、入建模軟件,建立實體模型,對頸椎實體模型及椎間盤模型進行光滑等優(yōu)化處理后導入有限元分析軟件劃分網(wǎng)格生成節(jié)點和單元,錄入相關結構材料屬性,建立頸椎下頸段C4-C6椎體三維有限元模型。(1)實行模型邊界設定,在模型上加載2.0NM的純力矩模擬脊柱的屈曲、后伸、側屈試驗,將試驗結果與體外生物力學試驗進行對比驗證。(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牽引力為標準)的牽引力