【摘 要】
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目的 使用有限元技术建立正常寰枕枢椎三维非线性有限元模型及寰枕融合伴寰枢椎脱位三维非线性有限元模型,为上颈椎临床研究提供生物力学方法.方法 对1例27岁男性志愿者CT数据进行有限元分析,建立正常寰枕枢椎三维非线性有限元模型(正常模型).对1例35岁寰枕融合伴寰枢椎脱位男性患者CT数据进行有限元分析,使用计算机模拟其在高载荷下单纯韧带断裂的理想状态,建立寰枕融合伴寰枢椎脱位的三维非线性有限元模型(寰枕融合伴寰枢椎脱位模型).两种模型均在枕骨上表面施加竖直向上的1.5 N·m的扭矩,通过对两种模型在应力下前屈
【机 构】
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四川大学华西医院 神经外科 成都 610041;四川大学物理学院 成都 610065
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目的 使用有限元技术建立正常寰枕枢椎三维非线性有限元模型及寰枕融合伴寰枢椎脱位三维非线性有限元模型,为上颈椎临床研究提供生物力学方法.方法 对1例27岁男性志愿者CT数据进行有限元分析,建立正常寰枕枢椎三维非线性有限元模型(正常模型).对1例35岁寰枕融合伴寰枢椎脱位男性患者CT数据进行有限元分析,使用计算机模拟其在高载荷下单纯韧带断裂的理想状态,建立寰枕融合伴寰枢椎脱位的三维非线性有限元模型(寰枕融合伴寰枢椎脱位模型).两种模型均在枕骨上表面施加竖直向上的1.5 N·m的扭矩,通过对两种模型在应力下前屈、后伸、侧弯、旋转活动度(ROM)数据做对比分析,以及在1.5 N·m扭矩下的应力与变形分析,验证两种三维非线性有限元模型的有效性.结果 研究建立的正常模型在1.5 N·m扭矩载荷下各单元前屈、后伸、旋转运动的最大运动范围与人体力学实验测量结果接近,显示出良好的仿真性,模型应力与变形结果符合力学基本原理,模型的扭矩-角位移表现出明显的非线性特征.寰枕融合伴寰枢椎脱位脱位模型在1.5 N·m扭矩下其寰枕关节活动度与本次正常模型相比,寰枕关节活动度降低,而C1～C2关节活动度在4种情况(屈曲、后伸、侧弯、旋转)加载载荷后,除了旋转运动外,其余活动度均较正常模型有大幅度增加,符合患者临床实际表现.结论 通过有限元技术成功建立了寰枕融合伴寰枢椎脱位模型及正常寰枕枢椎三维非线性有限元模型.模型仿真性良好,运动学特征可靠,可以作为一种可靠工具模拟临床疾病.
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