腰1椎体应力分区的有限元分析

来源 :成都医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuyegongjue1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目的:(1)运用有限元分析法,构建正常胸腰段椎体(胸11椎体至腰2椎体)生理受力模型;(2)观察腰1椎体(L1)皮质骨及松质骨在不同组别(α组、β组、γ组)的应力分布情况;(3)归纳总结L1椎体应力分布规律,结合解剖学、影像学分析,初步提出应力分区构想,并应用统计学方法验证,最终提出六分区法;(4)探讨六分区法临床意义。材料与方法:(1)研究对象:选取3例18岁至50岁健康正常志愿者,胸腰椎影像学资料(胸腰段DR片、胸腰段CT、胸腰交界处MRI)提示无明显异常;骨密度检查提示正常骨量志愿者;排除合并脊柱相关疾病或伴有其他疾病的患者。(2)资料收集:将3名志愿者行胸腰段CT平扫(T10-L3矢状位、横断位、冠状位),扫描厚度为0.625mm,数据以DICOM格式存入硬盘待用;(3)构建正常胸腰段椎体(T11-L2)三维有限元模型:将备好的硬盘数据导入Mimics中,对胸腰段不同组织结构阈值进行识别,选取合适的T11-L2椎体皮质骨阈值读取,构建T11-L2椎体空壳模型保存;(4)生成正常胸腰段椎体三维有限元模型:将T11-L2椎体空壳模型导入Geomagic进行光顺完善修复后再次导入Mimics,生成胸腰段附属结构及组织(椎体皮质骨、松质骨、终板、纤维环、髓核、关节突);(5)利用SoliderWorks进行各部件优化;(6)将完善后的模型导入HyperMesh进行装配,材料赋值;(7)最后利用Abaqus进行力学加载;分别予以3例正常胸腰段椎体模型施加不同等级的压缩载荷(500N、600N、700N),模拟椎体的轴向压缩,再加7.5N.m弯矩,模拟椎体前屈、后伸、侧屈、旋转状态下的载荷;(8)分组:将500N轴向压缩、7.5N.m弯矩载荷下,椎体产生的5种运动状态(轴向压缩、前屈、后伸、侧屈、旋转)称为α组;将600N轴向压缩、7.5N弯矩载荷下,椎体产生的5种运动状态称为β组;将700N轴向压缩、7.5N弯矩载荷下,椎体产生的5种运动状态称为γ组;(9)分区:将L1椎体上下缘固定,从正中横断分割,椎体分为上下均匀两部分,上部分称之为A区,下部分称之为B区;分别在每部分椎体表面正中央至椎体边缘的距离上均匀划分6段,从外向内应次为1区、2区、3区、4区、5区、6区,上下各构成三维圆弧柱形6部分,共12部分,分别均匀采集L1椎体12部分载荷数据;(10)利用SPSS,对L1椎体相邻区域平均载荷应力值进行两两配对T检验,最终分析L1椎体在不同组别中的应力分布情况,从而得出应力分区。结果:1、在α组、β组、γ组三组中,L1椎体皮质骨及松质骨在轴向加载时应力主要集中于椎体上半部分(A区)后缘中央,前屈加载时应力主要集中于椎体上半部分(A区)前缘中央,后伸加载时应力大部分集中于椎体上半部分(A区)后缘中央、小部分集中于椎体上半部分(A区)前缘中央,侧屈时加载时应力集中于同侧椎体外后缘,旋转加载时应力集中于椎体后缘中央及部分同侧外后缘;2、在α、β、γ三组中,比较A区域与B区域各自的皮质骨及松质骨,差异均具有统计学意义;3、在α组中,皮质骨及松质骨均满足A1区域与A2区域比较,差异具有统计学意义;A2区域与A3区域比较差异无统计学意义;A3区域与A4区域比较差异具有统计学意义;A4区域、A5区域、A6区域,三者之间两两比较差异均无统计学意义;B1区域与B2区域比较差异具有统计学意义;B2区域与B3区域比较差异无统计学意义;B3区域与B4区域比较,差异具有统计学意义;B4区域、B5区域、B6区域,三者之间两两比较差异均无统计学意义。在β组中,皮质骨中A区域及B区域均满足α组中统计学规律,松质骨中也几乎满足α组中统计学规律,仅A4区域与A5区域、B4区域与B5区域两两比较,差异具有统计学意义,与α组中稍显不一致。在γ组中,皮质骨及松质骨中A区域及B区域绝大部分满足α组中统计学规律,仅A4区域与A5区域、B4区域与B5区域两两比较,差异具有统计学意义,与α组中略有不同。结论:本次实验构建正常胸腰段椎体(T11-L2)三维有限元模型,观察分析胸腰段椎体在α组、β组、γ组三组中L1椎体应力分布规律,结合临床影像学调查分析,提出应力分区。1、本次实验构建胸腰段椎体(T11~L2)模型真实有效,为下一步力学分析研究奠定基础。2、在α组、β组、γ组三组中,L1椎体从矢状面观应力分布主要集中于椎体上半部分(A区),从横断面观应力主要集中于椎体的外缘,椎体中心应力较少,可见应力的集中趋势位于椎体的上缘及外缘,具有分布规律。3、在α组、β组、γ组三组中,A区域与B区域皮质骨及松质骨应力分布具有统计学差异。AⅠ区、AⅡ区、AⅢ区应力分布具有统计学差异;BⅠ区、BⅡ区、BⅢ区应力分布具有统计学差异;4、L1椎体被分为AⅠ、AⅡ、AⅢ、BⅠ、BⅡ、BⅢ六个体积不一、大小各异的圆弧状区域,称六分区法;L1椎体中AⅡ区域应力最为集中,称为核心应力区;AⅠ+BⅠ+BⅡ区域占L1椎体应力绝大部分,该区域称为主要应力区;AⅢ+BⅢ区域称为次要应力区。
其他文献
创业板上市的医药企业有着市盈率普遍偏高、经营结果波动性大、抗经济周期性等特点。而目前常用的企业价值评估方法却并未将这些特征进行考虑,假如使用了不恰当的估值方法,可
浙江省金华市自然环境优越,水果种植面积广,品种多,产量高,是当地农民重要的增收产业,多种优质果品在浙江及周边省市具有一定知名度。随着金华地区水果产业发展,集中上市造成
本文概述我国航空放射性测量在铀矿普查工作中使用的飞机、仪器设备、完成的工作量和取得的成果以及开发新应用领域所使用的航测成套设备及标准化设施,并以国内外实例较详细
政府投资基金一直是政府机关推动当地产业发展的一个重要举措,经过近20年的探索与发展,到2019年12月底,我国政府投资基金已完成目标金额10万亿元,实缴金额4.69万亿元的基金规
现在生活中,当消费者购买了假冒伪劣商品时,不要碍于面子或者嫌麻烦而放弃了自己的合法权利,还有以下这些情况下你购买的商品侵犯了你的利益,你同样可以要求索赔。
二十世纪90年代以来,由于金融和产品市场的全球化、法律和机构运作的日益规范以及环境的不断开放,公司治理结构出现趋同。我国处于转型经济阶段,公司治理应着重于对股权结构
针对资源勘查难度增加的实际问题 ,提出了油气地质异常的新概念 ,阐述了各类油气地质异常及其成因 ,认为油气地质异常主要包括 4类 :沉积异常、构造异常、地球化学异常和地层
健康是人类永恒的需求,面对众多的“亚健康”人群,国家先后出台了《关于加快发展体育产业,促进体育消费的若干意见》和《“健康中国”2030规划纲要》积极倡导健康生活,“健康
<正>连日来,衡水第一中学平湖学校在浙江落户办学一事,在当地引发了广泛热议。围绕这所民办学校落户风波而展开的,是衡水第一中学平湖学校高调的揭牌仪式及对考入北大清华学