基于CT扫描之腰椎椎体有限元分析

发布时间：2020-07-11 02:40

【摘要】： 采用三维有限元方法分析腰椎椎体的生物力学性能是一种便利、快捷、可靠的理论分析方法,相对实验应力分析更加简单易行、经济快速,分析结果的有效性和可靠性建立在较为精确的模型之上。随着计算机技术的发展,基于人体腰椎CT数据建立较为精确的模型并进行力学分析已经成为可能,已成为当前的研究热点。 根据上述情况,本文着重研究以下三方面: 1.建立较为精确的有限元(FEA)模型 基于螺旋CT数据,采用Mimics和Ansys软件,应用计算机断层处理技术,建立了腰椎L1~L5五节椎体(每节包括上下椎间盘在内)的精确FEA模型。 2.椎体松质骨材料性质分布研究 从Mimics10.01输出L1~L5椎体每个坐标点的CT值,选取合适的经验公式将CT值转换为表观密度和弹性模量,进行统计学分析比较,得出腰椎椎体松质骨材料属性分布情况。 3.对建好的FEA模型进行有限元分析 对先行建立好的三维实体模型按照实际负重情况给予加载,分别在四种载荷条件下,分析比较了椎体应力分布。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：R816.8
【图文】：

10图 2-1 椎体上面观、椎体侧面观横突由椎弓外后侧骨性突起，因系横向生长故称横突。腰椎横突平且较薄，从第 2 腰椎起逐渐增长，第 3 腰椎最长，但第 5 腰椎较粗壮，一侧或两恻增大，很少对称。并多有畸形。有的作者将

因此，腰椎的生物力学研究有助于深入探索腰椎以及脊柱疾患的奥秘，为临床工作提供理论基础和科学依据。2.2.1 椎体生物力学特性作用于腰椎的力(负荷)以及由此而引起的变形既有大小又有方向，根据其方向，外力以不同的方式、从不同的角度作用于骨上，使骨产生复杂的应力模式[25]。作用于骨上的外力可分解成三种基本形式：拉伸、压缩和剪切(图 2-2)。当负荷作用的物体形状较为规则而负荷又较为单一时，我们可测出其受力面上的应力(stress)，而将在应力作用物体相对于原始长度或角度所发生的改变用应变(strain)来表示。但在人体尤其是脊柱，负荷的作用以及由此而产生的变形往往十分复杂。

图 2-4 椎体压缩骨折用力单独或组合作用，使骨骼发的骨折(图 2-3)。弯曲是由拉和压用，横形拉断，另一侧受压应力常为横断骨折。扭转在骨骼横、纵折。当几种类型的力联合作用于则引起粉碎性骨折。负荷方面起重要作用。不同椎体总的趋势是自上而下逐渐增大，由8％和 60%[1,2]。椎体的强度随年龄为明显。当椎体骨量减少 25％时椎体松质骨抗压强度的变化基本质骨承受压缩负荷的比例与年龄0 岁以后则达到 65％和 35％[32]。骨仅有 2%，这说明皮质骨在压缩

【引证文献】

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10 李静;基于MRI图像的人体腰椎节段三维有限元模型重建及分析[D];天津理工大学;2013年

本文编号：2749839