基于Abaqus椎体成形术生物力学有限元分析
发布时间：2021-01-11 11:39
目的:探讨利用Abaqus构建3种三维有限元模型,分析及对比不同状态下（正常椎体、骨质疏松骨折椎体、椎体成形术）椎体应力变化情况。方法:扫描9具尸体标本腰椎,符合纳入标准,收集9份CT原始数据,以DICOM格式导入医学影像控制系统Mimics15.0中进行图像编辑及3D图像生成,构建L2-L3椎体、椎间盘的3D几何模型,将构建好的几何模型导入逆向处理软件Geomagic Studio12.0进行表面的光滑、曲面的拟合,最后导入Abaqus6.13将平面模型进行立体化并进行有限元分析。利用Abaqus施加力的大小及方向不同,模拟5种腰椎的生理活动（站立、前曲、后伸、侧屈、旋转）,记录在此状态下邻近椎体、椎间盘所受应力,同时进行尸体标本的腰椎的生物力学测试,两者数据对比,验证使用该软件及该方法建立模型的可靠性。更改已经建好的有限元模型的参数（杨氏模量、泊松比）重新构建OVCF（Osteoporotic Vertebral Compression Fracture,OVCF）模型,模拟PKP（Percutaneous Kyphoplasty,PKP）手术操作填充虚拟骨水泥,根据不同注射压力、...
【文章来源】：遵义医科大学贵州省
【文章页数】：39 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mimics联合GeotnagicStudio构建的3D模型(ABCBB)
1.2.2Abaqus6.13 构建 L1-3 三维有限元模型（图 4-5）将 5 个单体 Iges 文件部件导入 Abaqus6.13 软件中，赋值各部件材料属性[28]（弹性模量、泊松比 表 1），材质为均匀、同质，然后将各材料指派给相应部位，以独立方式进行装配，建成可靠的 L1-3 有限元模型，更改已经建好的有限元模型的参数，重新构建 L2 椎体 OVCF 模型，设置分析步和变量输出，相互作用及约束，终板为主面，椎间盘为从面，两者之间接触定义为无相对位移，于 L1 椎体上终板施加重力载荷，L3椎体下施加边界条件 ENCASTRE（U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3）（表 2），应用四面体“tet”划分网格（图 5），提交作业，运行有限元分析。表 1 正常有限元模型各部分材料属性赋值部位 弹性模量/MPa 泊松比皮质骨 12000（8040） 0.3松质骨 100（34） 0.2终板 1000（670） 0.4
1.2.2Abaqus6.13 构建 L1-3 三维有限元模型（图 4-5）将 5 个单体 Iges 文件部件导入 Abaqus6.13 软件中，赋值各部件材料属性[28]（弹性模量、泊松比 表 1），材质为均匀、同质，然后将各材料指派给相应部位，以独立方式进行装配，建成可靠的 L1-3 有限元模型，更改已经建好的有限元模型的参数，重新构建 L2 椎体 OVCF 模型，设置分析步和变量输出，相互作用及约束，终板为主面，椎间盘为从面，两者之间接触定义为无相对位移，于 L1 椎体上终板施加重力载荷，L3椎体下施加边界条件 ENCASTRE（U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3）（表 2），应用四面体“tet”划分网格（图 5），提交作业，运行有限元分析。表 1 正常有限元模型各部分材料属性赋值部位 弹性模量/MPa 泊松比皮质骨 12000（8040） 0.3松质骨 100（34） 0.2终板 1000（670） 0.4
【参考文献】：
期刊论文
[1]经皮椎体后凸成形术治疗骨质疏松性多椎体压缩骨折[J]. 孙育良,熊小明,邓轩赓,万趸,石华刚,宋偲茂. 中国矫形外科杂志. 2017(22)
[2]高粘度骨水泥经皮椎体成形术治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的疗效分析[J]. 唐冲,吴四军,刘正,张光武. 中国脊柱脊髓杂志. 2017(08)
[3]骨水泥植入综合征研究新进展[J]. 王祥,余建明. 浙江中西医结合杂志. 2017(07)
[4]高粘度骨水泥PVP与PKP治疗骨质疏松性胸腰椎压缩骨折的疗效比较[J]. 高亮亮,黄权,孙正望,严望军,魏海峰,肖建如. 中国骨与关节损伤杂志. 2017(07)
[5]单、双侧穿刺经皮椎体后凸成形术治疗骨质疏松椎体压缩性骨折对手术区域冠状面侧凸Cobb角的影响[J]. 李庆伟,王叶新,章旭,孟纯阳. 中华临床医师杂志(电子版). 2016(22)
[6]Computed tomography-based finite element analysis to assess fracture risk and osteoporosis treatment[J]. Kazuhiro Imai. World Journal of Experimental Medicine. 2015(03)
[7]PVP在骨质疏松性T6以上胸椎严重压缩骨折患者中的疗效[J]. 周亮. 西部医学. 2015(02)
[8]经皮椎体成形使用骨水泥对心血管系统的影响[J]. 宋奇志,李涛,奉成斌,林亚军,洪浩. 中国组织工程研究. 2014(21)
[9]骨质疏松性椎体压缩性骨折治疗研究进展[J]. 周湘桂,李思云. 中国骨质疏松杂志. 2012(11)
[10]陈旧性与新鲜性压缩骨折行椎体成形术的临床对比研究[J]. 郝定均,刘鹏,贺宝荣,许正伟,郭华,王晓东. 脊柱外科杂志. 2012(02)
本文编号：2970697
【文章来源】：遵义医科大学贵州省
【文章页数】：39 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mimics联合GeotnagicStudio构建的3D模型(ABCBB)
1.2.2Abaqus6.13 构建 L1-3 三维有限元模型（图 4-5）将 5 个单体 Iges 文件部件导入 Abaqus6.13 软件中，赋值各部件材料属性[28]（弹性模量、泊松比 表 1），材质为均匀、同质，然后将各材料指派给相应部位，以独立方式进行装配，建成可靠的 L1-3 有限元模型，更改已经建好的有限元模型的参数，重新构建 L2 椎体 OVCF 模型，设置分析步和变量输出，相互作用及约束，终板为主面，椎间盘为从面，两者之间接触定义为无相对位移，于 L1 椎体上终板施加重力载荷，L3椎体下施加边界条件 ENCASTRE（U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3）（表 2），应用四面体“tet”划分网格（图 5），提交作业，运行有限元分析。表 1 正常有限元模型各部分材料属性赋值部位 弹性模量/MPa 泊松比皮质骨 12000（8040） 0.3松质骨 100（34） 0.2终板 1000（670） 0.4
1.2.2Abaqus6.13 构建 L1-3 三维有限元模型（图 4-5）将 5 个单体 Iges 文件部件导入 Abaqus6.13 软件中，赋值各部件材料属性[28]（弹性模量、泊松比 表 1），材质为均匀、同质，然后将各材料指派给相应部位，以独立方式进行装配，建成可靠的 L1-3 有限元模型，更改已经建好的有限元模型的参数，重新构建 L2 椎体 OVCF 模型，设置分析步和变量输出，相互作用及约束，终板为主面，椎间盘为从面，两者之间接触定义为无相对位移，于 L1 椎体上终板施加重力载荷，L3椎体下施加边界条件 ENCASTRE（U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3）（表 2），应用四面体“tet”划分网格（图 5），提交作业，运行有限元分析。表 1 正常有限元模型各部分材料属性赋值部位 弹性模量/MPa 泊松比皮质骨 12000（8040） 0.3松质骨 100（34） 0.2终板 1000（670） 0.4
【参考文献】：
期刊论文
[1]经皮椎体后凸成形术治疗骨质疏松性多椎体压缩骨折[J]. 孙育良,熊小明,邓轩赓,万趸,石华刚,宋偲茂. 中国矫形外科杂志. 2017(22)
[2]高粘度骨水泥经皮椎体成形术治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的疗效分析[J]. 唐冲,吴四军,刘正,张光武. 中国脊柱脊髓杂志. 2017(08)
[3]骨水泥植入综合征研究新进展[J]. 王祥,余建明. 浙江中西医结合杂志. 2017(07)
[4]高粘度骨水泥PVP与PKP治疗骨质疏松性胸腰椎压缩骨折的疗效比较[J]. 高亮亮,黄权,孙正望,严望军,魏海峰,肖建如. 中国骨与关节损伤杂志. 2017(07)
[5]单、双侧穿刺经皮椎体后凸成形术治疗骨质疏松椎体压缩性骨折对手术区域冠状面侧凸Cobb角的影响[J]. 李庆伟,王叶新,章旭,孟纯阳. 中华临床医师杂志(电子版). 2016(22)
[6]Computed tomography-based finite element analysis to assess fracture risk and osteoporosis treatment[J]. Kazuhiro Imai. World Journal of Experimental Medicine. 2015(03)
[7]PVP在骨质疏松性T6以上胸椎严重压缩骨折患者中的疗效[J]. 周亮. 西部医学. 2015(02)
[8]经皮椎体成形使用骨水泥对心血管系统的影响[J]. 宋奇志,李涛,奉成斌,林亚军,洪浩. 中国组织工程研究. 2014(21)
[9]骨质疏松性椎体压缩性骨折治疗研究进展[J]. 周湘桂,李思云. 中国骨质疏松杂志. 2012(11)
[10]陈旧性与新鲜性压缩骨折行椎体成形术的临床对比研究[J]. 郝定均,刘鹏,贺宝荣,许正伟,郭华,王晓东. 脊柱外科杂志. 2012(02)
本文编号：2970697
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