有限元法分析骶椎腰化的力学特征

• 作者: 李健 关天民 朱晔
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 骶椎腰化 腰椎稳态 梯度赋值 有限元 CT图像 逆向工程 生物力学
• 年，卷（期）: 2022,（33）
• 所属期刊栏目: 骨与关节生物力学|Bone and joint biomechanics
• 页码范围: 5249-5253
• 页数: 5页
• 分类号: R459.9|R602|R318.01
• 语种: 中文

摘要

背景:骶椎腰化会导致脊柱节段发生变化,致使脊柱力学结构发生变化,容易引发脊柱病变.目的:分析骶椎腰化模型与正常骶椎模型的静力学区别.方法:通过CT数据基于逆向工程原理建立腰骶几何模型,实验组为骶椎腰化模型,对照组为正常骶椎模型,通过CT数据灰度值进行材料属性梯度赋予,建立韧带,在L4椎体表面施加200 N的集中力模拟重力,同时在X轴正负向、Y轴正负向、Z轴正负向施加2 N·m的弯矩,模拟椎体进行前屈后伸、左右侧弯、左右旋转6种运动工况,分析模型应力分布、椎体偏转角度及椎间盘L5与骶骨间的应力分布.结果 与结论:①在6种工况加载下,实验组模型应力集中明显产生于S1与S2关节突接触位置,并且偏转角度明显大于对照组;②从椎间盘应力云图分布可以看出,两组模型的应力分布区域接近,符合脊柱受力特性,但实验组椎间盘应力值明显均大于对照组,最大值2.480 MPa出现在实验组前屈工况下,实验组与对照组模型的椎间盘应力差值最大为1.7225 MPa;③结果 表明,骶椎腰化整体结构不稳定,尤其是移行椎与骶椎连接位置应力集中更明显,影响到整个脊柱力线的稳定,进而导致脊柱疾病的发生.