人工胸廓模型在生理載荷作用下的電測試驗研究.pdf

1、漏斗胸合并脊柱側彎是一種先天性疾病，其病癥為胸骨體向內凹陷且伴有脊柱側彎癥狀，該疾病會導致前胸下部成漏斗狀，對心臟產(chǎn)生壓迫，影響患者的心肺功能，同時對患者的心理產(chǎn)生不良的影響。因為盲目矯形可能會加重脊柱側彎，臨床上醫(yī)生只能被迫放棄手術。
　　目前漏斗胸合并脊柱側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)點是進行參數(shù)研究方便，但也有一定的局限性，數(shù)值模擬的準確性需要通過實驗進行驗證。受倫理限制，目前無法通過在體的電測試驗獲得矯形

2、過程中胸廓骨骼的應變分布規(guī)律，同時因為無法獲得漏斗胸合并脊柱側彎的尸體標本也無法進行尸體的電測試驗。數(shù)值計算結果可以通過動物試驗和人工胸廓模型試驗進行驗證，考慮到動物胸廓模型的的長軸位于矢狀面與人體胸廓模型長軸位于冠狀面不同，本文采用人工胸廓模型進行電測試驗。胸廓模型的制作實踐顯示，制作漏斗胸合并脊柱側彎的胸廓模型十分復雜，不僅進行3D打印的價格昂貴，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正常的人工胸

3、廓模型，對人工胸廓模型進行生理載荷作用下的電測實驗，并對實驗結果進行了數(shù)值模擬，比較了與實驗結果的誤差。
　　人工胸廓模型包括2塊胸骨、12塊胸椎及12對肋骨，通過連接件連接了胸骨，肋骨和胸椎。實驗中運用電子萬能試驗機對人工胸廓模型施加生理載荷，并運用靜態(tài)應變測量系統(tǒng)測出人工胸廓模型在生理載荷作用下各部位的應變，主要測量胸骨、肋軟骨、肋骨近端和肋骨遠端部位的應變。其中實驗方案的設計和測點布置參考了數(shù)值計算結果。
　　為了與實

4、驗結果進行比較，實驗前對人工胸廓模型進行CT掃描，然后運用Mimics和Geomagic studio軟件重建了人工胸廓的三維模型，導入有限元分析軟件ABAQUS6.11中進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、應力應變場。
　　參數(shù)研究主要考慮了兩種因素，一是研究了肋軟骨對人工胸廓模型在生理載荷作用下的位移場和應力應變場的影響，二是在胸椎之間創(chuàng)建了椎間盤，研究了椎間盤對人