考虑肌肉因素的腰椎力学计算方法

• 作者: 关天民 陈向禹 朱晔
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 关键词: 腰椎 生物力学 骨肌模型 CT数据 图像分割 逆向工程 有限元
• 年，卷（期）: 2021,（27）
• 所属期刊栏目: 骨与关节生物力学|Bone and joint biomechanics
• 页码范围: 4307-4311
• 页数: 5页
• 分类号: R459.9|R318.01|R542.2
• 语种: 中文

摘要

背景:椎旁肌肉对于维持脊柱平衡起着至关重要的作用,骨肌有限元模型更加接近人体生物力学环境,但目前脊柱有限元分析中肌肉建模比较复杂或将肌肉力简化处理.目的:对椎旁肌模型进行快速建立,并进行肌肉力的加载分析.方法:基于逆向工程原理,通过CT图像数据进行脊柱模型的三维重建,对竖脊肌中的腰部最长肌及韧带通过弹性模量、肌肉生理横截面积及肌线平均长度进行弹簧刚度的计算,通过上下附着点进行肌肉建模;对建立的有限元模型进行生物力学验证,施加4 N?m的弯矩模拟腰椎进行前屈后伸、左右侧弯、左右旋转.结果与结论:①生物力学验证表明腰椎L4-L5在受轴向载荷作用下表现出弹性性质;②通过对腰椎进行前屈后伸、左右侧弯、左右旋转分析,证实建立了符合腰椎活动度的骨肌有限元模型;③带肌肉组织的腰椎有限元模型建模简单且符合人体生物力学特性,可为接下来分析脊柱在矫形力加载下的变化提供参考.