【摘 要】
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目的基于CT图像数据建立人体脊柱颈胸结合部C5~T2的三维有限元模型,并验证模型的正确性和有效性。方法采用Mimics、Geomagic和Hypermesh软件对人体脊柱颈胸结合部C5~T2椎体进
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目(51106099);上海市教委科研创新项目(12YZ109);上海市自然科学基金资助项目(15ZR1429600)
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目的基于CT图像数据建立人体脊柱颈胸结合部C5~T2的三维有限元模型,并验证模型的正确性和有效性。方法采用Mimics、Geomagic和Hypermesh软件对人体脊柱颈胸结合部C5~T2椎体进行三维重建、模型修复和有限元前处理,对模型顶面施加±0.5、1、1.5、2 N·m扭矩,用于模拟人体前屈和后伸活动时所产生的载荷作用,使用ANSYS软件计算脊柱颈胸结合部C5~T2节段在前屈和后伸承受扭矩载荷作用时的关节活动度(range of motion,ROM),将计算结果与前人研究结果进行对比分析。结果人体脊柱颈胸结合部C5~T2三维模型中C5~6、C6~7、C7~T1和T1~2各节段椎体在1 N·m载荷作用下,前屈时ROM分别为4.30°、3.21°、1.66°和1.41°,后伸时ROM分别为3.47°、2.86°、0.96°和0.92°。前屈时最大应力出现在椎体前缘,后伸时椎体后缘出现较大应力。ROM和应力分布的趋势与前人研究结果相一致。结论建立的脊柱颈胸结合部三维模型精确逼真,符合脊柱颈胸结合部的生物力学特性,模拟结果可为临床病理研究和颈胸部手术术式的评价提供理论依据。
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