有限元法分析Lenke 3型青少年特发性脊柱侧凸胸-腰椎的应力及位移变化
邬超1
高明杰2
王建忠3
张云凤4
于静红4
蔡永强3
王海燕3
和雨洁3
仝玲2
李佳伟2
高尚3
王星3
吴敏5
李志军3
李筱贺3
1.内蒙古医科大学研究生学院,内蒙古自治区呼和浩特市 010000;包头市中心医院影像科,内蒙古自治区包头市 0140402.内蒙古医科大学研究生学院,内蒙古自治区呼和浩特市 0100003.内蒙古医科大学人体解剖教研室,内蒙古自治区呼和浩特市 0100004.内蒙古医科大学第二附属医院影像科,内蒙古自治区呼和浩特市 0100115.包头医学院第一附属医院骨科,内蒙古自治区包头市 014040
摘要：背景:青少年特发性脊柱侧凸导致脊柱结构发生改变,侧凸脊柱的应力也会发生相应变化,胸、腰椎在整个脊柱中承担了大部分的应力负荷,所以此次研究模拟分析侧凸脊柱胸-腰椎不同工况下的生物力学特点,对该疾病的病因研究非常有意义.目的:构建青少年特发性脊柱侧凸Lenke 3型三维数字化模型,模拟分析侧弯脊柱在6种工况条件下应力及位移变化特征.方法:选择特发性脊柱侧凸双主弯畸形青少年患者1例进行脊柱CT扫描,将扫描后CT数据以Dicom格式导入Mimics软件,根据CT灰度区分相应组织并导出为stl或者cloud点云格式,再进行去噪、铺面、平滑等处理,然后将处理好的图像传入Hypermesh软件中进行网格划分,对椎体及周围组织赋予特定的材料属性,建立青少年特发性脊柱侧凸的三维有限元模型,并模拟脊柱韧带的作用.用Abaqus&Ansys软件进行力学分析.结果 与结论:①在做屈伸、侧屈和旋转运动时,脊椎侧弯明显处(即T6、T12椎体处)、胸-腰弯交界段、腰椎段椎体应力较大,且小关节及椎弓根部位的应力相对于其他部位较大;胸弯顶椎到端椎应力逐渐减小;②在侧屈和旋转运动时,脊柱凹处部位(T6-7处于左缘、T10-11、L3-4处于右缘)的应力较大;③成功建立了Lenke 3型特发性脊柱侧凸患者的胸-腰椎三维有限元模型,模拟结果表明在不同工况条件下,特发性脊柱侧凸椎体及椎间盘的不同位置受力及位移有相应变化,研究结果可为脊柱侧凸三维矫形提供全域性和区域性的量化指标,为临床器械矫形及支具治疗提供数字化模型.
关键词：青少年特发性脊柱侧凸Lenke 3型胸椎腰椎生物力学三维有限元分析
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R445(诊断学)
资助基金：国家自然科学基金(81460330)内蒙古自治区自然科学基金(2020MS08124)内蒙古自治区自然科学基金(2016MS08131)内蒙古教育厅青年科技英才项目(njyt-15-b05)新疆维吾尔自治区科技计划(2016)新疆维吾尔自治区科技计划(2019GG115)内蒙古医科大学科技百万项目(YKD2017KJBW012)
论文发表日期：2021-11-21
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( 5273-5280 )
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