不同姿势对脊椎胸腰节段爆裂骨折的影响

发布时间：2021-08-18 16:38

　　根据临床医学的统计结果,建立了一个比较完整详细的T12-L2胸腰椎节段的脊椎有限元模型,并赋予模型带有失效准则的非线性材料属性来研究不同姿势下脊椎爆裂骨折的生物力学原理.垂直压缩载荷由一个刚体球垂直碰撞脊椎模型产生.在碰撞之前,脊椎模型分别处于直立、前屈、后伸的姿势下,由此获得3种姿势下的骨折过程和评估爆裂骨折程度的纵向高度、横向宽度和关节突接触力的评价参数.研究结果表明,后伸姿势下椎管狭窄程度最大,爆裂骨折程度最严重. 

【文章来源】：东北大学学报(自然科学版). 2020,41(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

皮质骨和松质骨的不同材料属性区域示意图

骨骼的材料属性与弹塑性材料存在类似的变形及屈服极限点，在屈服极限点以前，骨头的属性为弹性材料，在超过屈服点之后，材料的属性为塑性变形．因此使用Johnson-Cook弹塑性材料公式来模拟骨骼的材料性质，并加入失效条件来模拟骨骼的断裂．在标准温度下，塑性应力的等效公式为式中:σ为等效应力;A为屈服应力;B为硬化模量;n为硬化指数;C为应变率系数;εp为塑性应变;6)ε为瞬时的应变率;6)ε0为参考应变率．当塑性应变εp到达设定的最大应变εmax时，面网格将会被删除，体网格将失效，偏应力将恒为零．Johnson-Cook弹塑性材料公式的参数选用文献[9]中的参数，利用反证法得出脊椎L1椎骨材料属性，如表1所示．因为Johnson-Cook公式为简化的弹塑性变形，并且将各向异性的骨头材料假设为各向同性，需要对采取的参数进行验证．验证方法见文献[9]中的实验条件，在10 mm/s和2 500 mm/s两个速度载荷下，将椎骨L2节段压缩，得到力位移曲线中的最大失效力(椎体刚度下降点的作用力)和失效能量面积(力位移曲线在刚度下降前与x轴所构成的面积)，对比实验结果确定参数是否合理．结果如表2所示，可知各项参数的选择是合理正确的．

T12-L1,L1-L2节段模型的验证结果如图3所示，与已发表的参考文献结果[12-13]相比，在误差允许的范围内高度吻合，变化趋势也非常相近，因此，模型的验证结果是准确的，可以进行模拟分析．2.2 实验模拟结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]有限元法评估经皮椎体成形和后凸成形治疗脊柱三明治骨折的生物力学变化[J]. 王吉博.  中国组织工程研究. 2017(35)
[2]脊椎胸腰段爆裂骨折的CT评估[J]. 陈晓晖,靳激扬,何仕诚.  现代医学. 2008(05)



本文编号：3350243