矫形力加载肋骨施力区对胸椎段位移及旋转角度影响的有限元分析
任东1
朱晔1
雷蕾1
王玉任2
1.大连交通大学机械工程学院,辽宁省大连市 1160282.大连铭洋科技实业有限公司,辽宁省大连市 116028
摘要：背景:脊柱侧弯不但使椎体在冠状面上发生偏移,还会带来椎体的旋转.人们对脊柱侧弯的矫形很少考虑到对椎体旋转的影响,使得矫形效果不佳.目的:建立有限元模型,在矫形力加载情况,三维层面分析规范施力区、释放区、矫形力大小及施力面积等要素.方法:基于1例14岁青少年特发性脊柱侧弯患者的CT数据,建立胸椎段椎体与顶椎凸侧上下3条肋骨的有限元模型,分别在肋骨的背部区域、侧身区域、前侧区域施加不同面积的20,40,60,100 N的均布矫形力,在椎体上选取参考点记录不同工况下的位移及旋转角度.结果 与结论:①在侧身区域施加矫形力对于侧弯矫形效果最明显;②在小面积60 N的矫形力加载下,Cobb角从29°矫正到了19°,在冠状面矫形了4.5 mm;③背部区域施力对于椎体的旋转矫形效果最为明显,大面积施加力使得相邻椎体旋转的矫形更加平缓,在背部大面积施加100 N矫形力时,顶椎旋转矫形了76.9％,而前侧区域施力会加重椎体的旋转畸变;④结果说明,对于冠状面的矫形宜采用小面积施加,对于椎体旋转的矫形宜采用大面积施加;冠状面的矫形施力区域宜选择侧身区域;对于凸侧背部区域施力有助于椎体旋转的矫形,前侧区域不利于椎体旋转的矫正且对椎体旋转影响较小;因此胸椎段的三维矫形,可将凸侧侧身与背部区域、凹侧前侧区域设为施力区,其余区域宜设为释放区.
关键词：CT图像椎体旋转逆向工程生物力学矫形力特发性脊柱侧弯三维矫形有限元
分类号：R459.9(治疗学)R496(康复医学)R318(医用一般科学)
论文发表日期：2022-06-21
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：5( 2812-2816 )
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