L4-5椎体有限元模型建立及退变椎间盘力学分析

• 作者: 刘肃 宗治国 张志敏 张鑫 文毅 李月轩 李瑞 苏峰 马朋朋
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 腰椎 椎间盘 椎体有限元模型 退变椎间盘 腰椎力学分析 纤维环水分 椎间盘受力载荷
• 年，卷（期）: 2019,（8）
• 所属期刊栏目: 骨与关节生物力学
• 页码范围: 1222-1227
• 页数: 6页
• 分类号: R445
• 字数: 5456字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.1083

摘要

背景:脊柱在人体中起着承上启下的作用,把躯干上部的重力传递到腰骶部直至骨盆,L4-5椎体处于脊柱的最下端,承受的载荷最大,其间的椎间盘亦承受相当的高应力,因此该部位椎间盘退变和突出高发.目的:建立人L4-5椎体及椎间盘有限元模型,进行退变椎间盘力学仿真分析.方法:利用GE64排螺旋CT对中年女性腰椎进行扫描,得到206层层厚为2 mm的CT断层DICOM图像,应用Mimics软件进行椎体的三维重建,再导入3-matic软件中建立椎间盘,划分面网格及体网格,再以CDB格式导入Mimics软件中赋予椎体及椎间盘材料属性,最后导入Ansys软件中建立韧带,进行L4-5椎体及椎间盘的生物力学分析.结果与结论:①成功建立了可用于腰椎体及退变椎间盘力学分析的有限元模型;②站立情况下椎间盘前部承受的载荷较后部高(F=7.995,P<0.0001),处于椎间盘中部的髓核承受载荷较前部纤维环低(t=5.013,P<0.0001);③提示L4-5椎体有限元模型从生物力学角度证实,髓核及后部椎间盘突出与前部纤维环承受高应力后向髓核及后部纤维环传递,前部纤维环对髓核和后部纤维环的挤压与椎间盘的退行性变密切相关.