骨質(zhì)疏松脊椎有限元模型的建立及臨床應用.pdf

1、目的：建立兩脊柱功能單位(FSU，F(xiàn)unctinal Spinal Unit)骨質(zhì)疏松，骨質(zhì)疏松椎體骨折、椎體成形術(shù)后及骨水泥椎間盤滲漏有限元模型，并對模型進行有效性驗證和生物力學分析，觀察相鄰椎體的受力改變。
　　 方法：以臨床病例建模素材，先行X線檢查，排除骨節(jié)段有病理存在。采用螺旋CT機對其脊柱相應節(jié)段進行連續(xù)的平行掃描。將圖像數(shù)據(jù)以DICOM格式導入MIMICS軟件，提取椎體輪廓圖像，重建為三維圖像，并進行優(yōu)化及面網(wǎng)格化

2、。后導入大型通用有限元軟件ABAQUS中建立三維有限元模型。分別建立了各椎體及其椎間盤有限元實體，賦予四面體實體網(wǎng)格，后分別經(jīng)賦予材料屬性、組裝、定義接觸屬性、邊界條件和載荷設置、最后提交任務、有限元計算、顯示云圖和計算結(jié)果。本研究準確模擬了腰椎的椎間盤、軟骨終板、關(guān)節(jié)突小關(guān)節(jié)以及前縱韌帶、后縱韌帶、棘上韌帶、棘間韌帶、黃韌帶、關(guān)節(jié)囊韌帶、橫突間韌帶等各組韌帶；驗證了模型的收斂性，并設置了0.3MPa、1.0MPa、4.0MPa三種載荷

3、進行生物力學分析，觀察了相鄰椎體的力學改變情況。
　　 結(jié)果：建立的有限元模型收斂性好。當軸向壓力以0.3MPa、1.0MPa、4.0MPa增加后，椎間盤、軟骨終板和椎體整體的應力也成比例增加。骨質(zhì)疏松椎體骨折及椎體成形術(shù)后有限元模型對比顯示椎體增強雖然不會改變其受力分布，但是的確會使得其受力增加。骨水泥滲漏模型顯示骨水泥椎間盤滲漏會使得相鄰終板出現(xiàn)局部受力增強區(qū)，改變了模型整體的受力分布。
　　 結(jié)論：本研究建立了骨質(zhì)