腰椎间盘突出症力学特征的仿真计算方法

发布时间：2017-04-16 05:06

  本文关键词：腰椎间盘突出症力学特征的仿真计算方法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目的建立腰椎间盘突出症力学特征的数值计算分析模型,为腰椎间盘突出症的力学机理提供一种检测评估方法。方法利用健康成人L4～5腰椎运动节段CT影像,采用Mimics 10.01医学图像处理软件和Geomagic10.0逆向工程软件分别建立L4～5腰椎运动节段的椎骨和椎间盘,并在Ansys软件中附加腰椎相关韧带及通过改变椎间盘突出后对应的材料属性,建立腰椎L4～5运动节段有限元模型,构建正常模型和腰椎间盘突出模型;运用有限元方法模拟正常椎间盘和突出椎间盘在轴向压力、前弯、侧弯、旋转和后伸5种载荷下的生物力学特征参数。结果椎间盘突出后,椎间盘的应力分布及传递载荷的能力改变,应力集中于纤维环后外侧;在相同的载荷情况下,突出的椎间盘的最大形变量比正常椎间盘的大;椎间盘突出模型的小关节突接触力比正常模型的小关节突接触力大。结论椎间盘突出后,椎间盘的承载功能下降,关节突的应力水平升高,小关节的负荷增加,从而导致腰椎稳度下降。
【作者单位】： 首都医科大学生物医学工程学院计算机仿真和医学影像实验室;首都医科大学宣武医院神经外科;
【关键词】： 腰椎 椎间盘突出 力学特性 有限元分析 应力分布 形变 载荷
【基金】：国家自然科学基金资助项目(30670576) 北京市教委重点项目(200810025011) 首都医科大学基础临床合作课题(10JL24)
【分类号】：R681.53;R318.0
【正文快照】： 腰椎间盘突出症在临床上十分常见,其病理基础是腰椎间盘退变。由于腰椎在结构形状、生物材料特性和负荷承重等方面比较复杂,以往的体外生物力学研究方法难以获得较全面的信息。三维有限元分析方法相对于传统实验方法,能够模拟多种载荷施加情况,并且可以获得骨骼内部的应力分布

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