腰椎椎弓峡部裂三维有限元模型的建立与验证

作     者：顾晓民 贾连顺 陈雄生 鲁成林 刘洋 张东升 GU Xiao-min;JIA Lian-shun;CHEN Xiong-sheng;LU Cheng-lin;LIU Yang;ZHANG Dong-sheng

作者机构：杭州师范大学附属医院骨科杭州310015 第二军医大学附属长征医院骨科上海200003 上海大学力学系上海200444 

出 版 物：《医用生物力学》 (Journal of Medical Biomechanics)

年 卷 期：2010年第25卷第1期

页      面：45-50页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 

基　　金：浙江省杭州市科技发展项目(20080333B11) 

主　　题：腰椎 椎弓峡部裂 生物力学 有限元分析 

摘      要：目的建立腰椎椎弓峡部裂三维有限元模型,通过生物力学实验进行有效性验证。方法利用临床1例腰椎椎弓峡部裂病例影像学资料,采用Simpleware建模软件分别模拟下腰椎骨性结构、椎间盘组织,并在Ansys软件附加腰椎相关韧带和关节囊,建立L5双侧椎弓峡部裂三维有限元模型,并通过体外力学实验结果验证模型有效性。结果重建模型构建了椎体皮质骨、松质骨、腰椎关节突关节、椎弓根、椎板、横突、棘突等骨性结构,还构建了纤维环、髓核、上下终板组织,并成功附加了前纵、后纵韧带、黄韧带、棘上、棘间韧带以及关节突的关节囊。模型共计有281261个节点和661150个单元。腰椎椎弓峡部裂重建成功。通过与体外生物力学在不同工况下L4下关节突、L5上、下关节突、S1上关节突应力/应变趋势以及L4下关节突内外侧力学应力/应变趋势比较,验证了模型的有效性。结论建立了下腰椎椎弓峡部裂的三维有限元模型,此模型可以用来进一步实施有关峡部裂治疗的力学研究。