青少年特发性侧凸脊柱的动态特性

• 作者: 张顺心 曹敬 李晔 杨虎飞 谢俊德 贾少薇 韩立
• 来源期刊: 医用生物力学
• 学科: 医学
• 关键词: 青少年特发性脊柱侧凸 模态分析 稳态分析 生物动力学
• 年，卷（期）: 2018,（4）
• 所属期刊栏目: 论著
• 页码范围: 312-319
• 页数: 8页
• 分类号: R318.01
• 语种: 中文
• DOI: 10.16156/j.1004-7220.2018.04.004

摘要

目的 基于人体脊柱侧凸CT图像建立胸椎至骶椎T1～S三维有限元模型,并研究模型的动力学特性.方法 采用轴向压缩和剪切加载方式验证所建立的侧凸脊柱模型,验证结果与前人实验数据非常吻合.利用有限元软件ABAQUS对侧凸脊柱进行模态和稳态分析,并提取稳态分析在5、10 Hz振动频率下模型的动态响应.结果 模态分析提取前4阶模态,前2阶模态的固有频率分别为1.097、1.384 Hz,振型分别为屈伸和侧弯.第3、4阶模态固有频率分别为5.688、28.090 Hz,振型分别为垂直振动和绕竖直轴扭转.稳态分析中在模态固有频率附近出现振幅峰值,而且脊柱侧凸段椎体的平均振幅要明显大于其他节段椎体的平均振幅.在5、10 Hz振动频率下,应力主要集中在脊柱侧凸节段的凹侧和凸侧以及侧凸节段的椎间盘上,且分布不均匀.结论 脊柱侧凸患者的侧凸节段是脊柱的薄弱环节,在振动环境中更容易受到损伤,应尽量避免处于振动的环境中,特别是对自身较为敏感的频率范围.研究结果为侧凸患者的康复治疗、防护、临床病理研究提供方法性辅助和力学分析依据.