以三维非线性有限元法分析融合腰椎的生物力学变化
张延辉
姜宏春
李静
张宝弟
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摘要： 背景：MATLAB具有大型数值计算、数学绘图和简单有限元分析的能力，建模速度快，能够识别BMP和JPG格式的灰度图，并可将识别的数据直接转换为ANSYS三维有限元软件可识别的格式，避免了常规在Autocad软件中图像的重新定位和二次处理而产生的人为误差。<br> 目的：寻求一种简便、快捷、准确的方法建立各种腰椎融合模型，对腰椎融合后腰椎活动节段的生物力学进行分析。<br> 方法：利用薄层CT技术，结合Matlab(Matrix Laboratory即矩阵实验室)科学计算软件，辅助Ansys有限元分析软件建立各种腰椎融合模型。对所建立的模型施加各种载荷，分析其生物力学变化。<br> 结果与结论：对所建立的融合模型施加轴向、屈曲及伸展载荷后，生物力学分析得出所有的融合模型中椎体间融合稳定性最好。和关节间融合相结合，椎体间，侧后方，后方融合模型的轴向位移较单独的椎体间，侧后方和后方融合模型分别减少5%、1%和4%。在伸展-屈曲载荷条件下旋转角度分别减少23%、11%和45%。应力向融合部位集中的现象表明融合块可增加载荷的转移。说明薄层CT和Matlab软件的辅助使得Ansys有限元软件建立腰椎融合模型的速度和精度提高。小关节融合和椎体间，侧后方，后方融合相结合，可使腰椎获得更好的稳定性，这种稳定性的增加在后方融合中更为显著。后方融合模型的应力分布更加合理。
关键词：骨关节植入物脊柱损伤基础实验生物力学有限元方法腰椎融合小关节融合融合模型载荷矩阵实验室
分类号：R318(医用一般科学)
论文发表日期：2013-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 6273-6280 )
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