腰椎三维有限元模型建立和应力分析

• 作者: 仉建国 吴志宏 宋海峰 汪学松 王以朋 赵宇 邢泽军 邱贵兴 闫家智
• 来源期刊: 中华医学杂志
• 学科: 医学
• 关键词: 人体模型 生物应力 腰椎
• 年，卷（期）: 2009,（17）
• 所属期刊栏目: 临床研究
• 页码范围: 1162-1165
• 页数: 4页
• 分类号: R3
• 字数: 3505字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2009.17.004

摘要

目的 建立完整的腰椎三维有限元模型,并对腰3-4运动节段的进行了有效性验证和生物力学分析.方法 利用交互式医学图像控制系统MIMICS软件对CT图片进行预处理,后导人大型通用有限元软件ABAQUS中建立三维有限元模型.分别建立了腰1-腰5各椎体及其椎间盘有限元实体,后组合成整体的腰椎和腰3-4有限元模型,并且还准确的模拟了腰椎的椎间盘、软骨终板、关节突关节以及连接韧带.验证了模型的收敛性,并针对腰34运动单元设置了0.3、0.5、1.0、2.0、4.0 mPa 5种载荷进行生物力学分析.结果 在轴向压力作用下,椎间盘纤维环后部存在着明显的应力集中,并向后外侧传导.最大压应力的部位在髓核和软骨终板的中央,椎弓根是椎体多种应力集中的部位.轴向压力增加,应力成比例增大.结论 本研究的有限元模型精确度高,结论符合腰椎的临床特点,较好的模拟了腰椎的生物力学特性.