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目的:寻求创建正常人体的全腰椎L1-L5的3-D FE模型的方法,并证明及探讨其在所给的载荷下的有效性。方法:筛选一名健康的无腰腹部外伤史、无脊柱畸形、无脊柱疼痛史、无退行性病变的自愿者,行CT进行断层扫描,收取所采集的DICOM格式图片并给予保存。根据所需图像的要求,选取303张图片。设定目标图像的界定值和阈值,尽可能的使CT图片上的每个断层保持基本的上下一致,尽可能的减少选定图片的相对移位和偏转。在MIMICS软件之中根据选好的CT图片中不同的组织灰度值,通过设定的图像界定值和阈值,来得到所需要的组织,逐层并且分割处理已经选取好的CT图像,消除周围的软组织及伪影。这次的研究将每个椎体都看成独立的图像进行区分,运用图像分割的技术得到所需要的模型,这期间付出了大量的手工操作。将所取得的数据输入MIMICS软件中生成三维图像,将三维图像导入GeoMagic Studio 12软件中,进行简化、填充孔、去除特征、松弛及修复相交区域等一系列处理后,形成5个三维实体模型的椎体。把5个腰椎三维实体模型输入Solidworks 2012 FE分析软件,将5个椎体的相对位置进行还原并组织各个椎体,建造椎间盘、髓核、纤维环基质和小关节等模型。将获取的全腰椎3-D FE模型输入Hypermesh中完成网格化区分,于Abuqas 6.12软件中赋予材质模仿腰椎正常活动,将L5椎体下的终板进行约束,在L1椎体的上终板给予2kg·m-2·s-2、4kg·m-2·s-2、6kg·m-2·s-2、8kg·m-2·s-2、10 kg·m-2·s-2载荷分别使腰椎前屈、后伸、左侧弯、左旋、右侧弯、右旋,分别计算平均刚度值(kg·m-2·s-2/゜),将算取的刚度值和公认文献结果进行比较,来验证创建的3-D FE模型的有效性。结果:(1)创建了正常的人体全腰椎L1-L5的3-D FE模型,共计55945个结点,297610个单元数,2mm大小网格。(2)所创建的全腰椎L1-L5的3-D FE模型具有高度逼真性,更加接近真实性,更为可靠。(3)本次实验所创建的全腰椎3-D FE模型给予2kg·m-2·s-2、4kg·m-2·s-2、6kg·m-2·s-2、8kg·m-2·s-2、10 kg·m-2·s-2载荷分别使腰椎前屈、后伸、左侧弯、左旋、右侧弯、右旋,计算平均刚度值(kg·m-2·s-2/゜)分别为0.272、0.472、0.414、1.076、0.431、1.374。结果处于其他学者所研究的平均刚度值范围之间。结论:本次实验所创建的全腰椎L1-L5的3-D FE模型是有效的。模型具有高度的仿真性,更接近真实性,更为可靠,能较真实的反应全腰椎的解剖形态。有助于帮助人们认识脊柱腰椎段疾病的生物力学基础,可以用在正常的腰椎模型及手术模型的生物力学的分析。