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文檔簡介
1、目的:①建立并驗證樞椎三維有限元模型,以用于進一步的實驗研究.②探討齒狀突前部垂直方向上不同角度載荷下齒狀突應(yīng)力分布及預(yù)測可能出現(xiàn)的骨折類型.③探討齒狀突前部水平方向上不同角度載荷下齒狀突應(yīng)力分布及預(yù)測可能出現(xiàn)的骨折類型. 方法:數(shù)據(jù)資料來源于一名健康成年男性例行體檢資料,用德國西門子公司的Somatom Sensation64超高速64層螺旋CT機,對頸椎進行連續(xù)掃描,得到DICOM格式圖片,導(dǎo)入到醫(yī)學(xué)三維重建軟件Mimi
2、cs中,生成三維表面模型,利用網(wǎng)格化工具,對三維表面模型進行網(wǎng)格劃分,生成網(wǎng)格化的樞椎表面三維圖像.隨后導(dǎo)入到ANSYS ICEM CFD 10.0前處理軟件中,生成三維實體,確定單元類型賦予相應(yīng)的材料屬性.然后將實體模型導(dǎo)入到ANSYS 10.0有限元軟件中,在模型雙側(cè)上關(guān)節(jié)面加載共50N的預(yù)載荷,給定邊界條件限定樞椎下方的終板、雙側(cè)下關(guān)節(jié)面以及棘突下方在各個自由度上的活動.選取齒狀突前部前寰齒關(guān)節(jié)面區(qū)域的一組點為加載點.①采用兩種不
3、同加載方式驗證模型:(1)于所選取的點上加載1736N的作用力,方向指向后方;(2)于所選取的點上加載1279N的作用力,方向于矢狀面呈45°,方向指向側(cè)后方.兩種方式分別運算,所得數(shù)據(jù)與文獻數(shù)據(jù)進行對比.②于所選取的點上加載200N的作用力,與冠狀面所呈角度范圍從-60°到60°,依次間隔15°.③于所選取的點上加載200N的作用力,與矢狀面所呈角度范圍從0°到45°,依次間隔15°. 結(jié)果:①有限元模型驗證的兩種加載方式
4、所得到的數(shù)據(jù)與文獻所得到的生物力學(xué)試驗一致,Von Mises應(yīng)力分布圖可以預(yù)測骨折類型,后伸載荷下產(chǎn)生Ⅲ型齒狀突骨折,最大應(yīng)力為123Mpa;傾斜45°載荷下產(chǎn)生Ⅱ型齒狀突骨折,最大應(yīng)力為121MPa.與所報道的齒狀突皮質(zhì)骨的屈服應(yīng)力(138MPa)分別相差11%和12%,模型可用.②在垂直方向上從-60°到60°不同方向的作用力所產(chǎn)生的模型的應(yīng)力分布模式有漸進性變化,Von Mises應(yīng)力分布圖預(yù)示的骨折類型可能由Ⅲ型骨折轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛐?/p>
5、骨折,且最大應(yīng)力值逐漸增大.③在水平方向上從O°到45°不同方向的作用力所產(chǎn)生的模型的應(yīng)力分布模式有漸進性變化,Von Mises應(yīng)力分布圖預(yù)示的骨折類型可能由Ⅲ型骨折轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛐凸钦?,且最大?yīng)力值逐漸增大. 結(jié)論:①我們建立的有限元模型可以模擬樞椎的生物力學(xué)特性.②齒狀突前部受到垂直方向上和水平方向上不同角度的作用力時,隨著角度逐漸向下方增大,模型的Von Mises應(yīng)力分布圖預(yù)示的骨折類型可能由Ⅲ型骨折轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛐凸钦郏P?/p>
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