腰椎2～4節(jié)段FEM的建立及其有關絕經后女性腰椎的研究.pdf

1、目的：(1)建立正常人腰椎L2～L4椎體節(jié)段有限元模型；(2)研究絕經后女性骨量正常、骨質疏松病人及骨質疏松伴骨折病人在椎間盤正常及退變時前屈或后伸體位狀態(tài)下腰椎的應力、應變分布；(3)探討兩種體位下椎間盤纖維環(huán)應力、位移的變化。 方法：選擇1例正常成年健康女性，使用螺旋CT薄層掃描獲得腰椎圖像，用MATLAB和ANSYS軟件進行圖像分析，建立正常人L2～L4的三維有限元模型。參照文獻中生物力學測試結果，驗證模型的有效性。將驗證

2、有效的模型通過改變材料參數，模擬骨量正常、骨質疏松及骨質疏松伴骨折的骨量情況和椎間盤正常及退變的狀態(tài)，生成多個相應的有限元模型。各模型施加載荷，模擬前屈及后伸兩種體位，記錄模型的應力分布圖、應變分布圖、各椎體中部松質骨應變≥5000μ韻比例及皮質骨最大Von Mises應力、椎間盤纖維環(huán)的最大Von Mises應力和最大x軸、y軸位移。 結果：(1)建立了L2～L4活動節(jié)段的有限元模型，模型驗證有效。(2)應變≥5000μ的松質

3、骨比例，前屈體位，椎間盤正常時，骨量不同的三組間差異具有統(tǒng)計學意義；椎間盤退變前后三組內差異均具有統(tǒng)計學意義。后伸體位，椎間盤正常時骨質疏松與骨質疏松伴骨折組差別無統(tǒng)計學意義；椎間盤退變前后三組內差異均具有統(tǒng)計學意義。(3)皮質骨最大Von Mises應力，任意體位，正常椎間盤時三組間腰2、3椎體的差別具有統(tǒng)計學意義；骨質疏松組椎間盤退變前后各椎體差別具有統(tǒng)計學意義。(4)椎間盤的最大Yon Mises應力均出現于前屈位，骨質疏松時，椎

4、間盤正常和退變的纖維環(huán)最大Yon Mises應力以及最大x軸、y軸位移的差別均具有統(tǒng)計學意義，且在前屈位時差別顯著。 結論：(1)正常人L2～L4有限元模型驗證有效。(2)相同體位，骨量正常、骨質疏松及骨質疏松伴骨折組腰椎椎體發(fā)生骨折的風險性不同，骨量減低骨折危險性增大。(3)相同椎間盤狀態(tài)，骨質疏松組及骨質疏松伴骨折組的應力分布規(guī)律與骨量正常組相同。(4)椎間盤退變后，椎體的周邊部位更易發(fā)生骨折，椎間盤疾病則更易發(fā)生在前屈體位