三维有限元法构建青少年特发性脊柱侧弯模型**☆

背景：目前国外有很多脊柱侧凸方面的有限元研究，均是在建立良好的有限元脊柱侧凸模型基础上进行的，但是国内尚未有建立脊柱侧凸有限元模型的报道。 目的：利用有限元分析软件abaqus建立青少年特发性脊柱侧弯三维实体有限元模型。 设计、时间及地点：三维有限元建模，于2007-08/2008-05在北京协和医院生物力学实验室完成。 对象：经北京协和医院选取女性志愿者1名，17岁，发现脊柱侧凸4年，为双弯畸形。上弯为胸弯，下弯为腰弯，Risser征Ⅳ度。 方法：获得青少年特发性脊柱侧弯患者的CT资料，导入医学建模软件mimics11.11，获得医学仿真模型。利用获得青少年特发性脊柱侧弯患者医学仿真模型，导入有限元分析软件abaqus6.7，通过表面网格体网格化、定义材质属性、定义接触、定义连接、模拟韧带等建立PUMCⅡdⅡ型青少年特发性脊柱侧弯患者有限元分析模型。 主要观察指标：建立模型的节点和单元数、韧带的弹簧单元模拟数目、表面接触数目。 结果：建立的特发性脊柱侧弯有限元模型，共包含节点数：648 034，单元数：3 074 881，单元类型为C3D4，为一阶单元，共计定义表面224个，表面间接触34对，表面间绑定78对（tie接触），定义弹簧单元162个。 结论：利用计算机软件abaqus成功地建立特发性脊柱侧弯的有限元模型，具有良好的仿生效果及生物逼真度。     

三维有限元法构建青少年特发性脊柱侧弯模型

背景：目前国外有很多脊柱侧凸方面的有限元研究，均是在建立良好的有限元脊柱侧凸模型基础上进行的，但是国内尚未有建立脊柱侧凸有限元模型的报道。 目的：利用有限元分析软件abaqus建立青少年特发性脊柱侧弯三维实体有限元模型。 设计、时间及地点：三维有限元建模，于2007—08／2008—05在北京协和医院生物力学实验室完成。 对象：经北京协和医院选取女性志愿者1名，17岁，发现脊柱侧凸4年，为双弯畸形。上弯为胸弯，下弯为腰弯，Risser征Ⅳ度。 方法：获得青少年特发性脊柱侧弯患者的CT资料，导入医学建模软件mimicsll．11，获得医学仿真模型。利用获得青少年特发性脊柱侧弯患者医学仿真模型，导入有限元分析软件abaqus6．7，通过表面网格体网格化、定义材质属性、定义接触、定义连接、模拟韧带等建立PUMCⅡdⅡ型青少年特发性脊柱侧弯患者有限元分析模型。 主要观察指标：建立模型的节点和单元数、韧带的弹簧单元模拟数目、表面接触数目。 结果：建立的特发性脊柱侧弯有限元模型，共包含节点数：648034，单元数：3074881，单元类型为C3D4，为一阶单兀，共计定义表面224个，表面问接触34对，表面间绑定78对（tie接触），定义弹簧单元162个。 结论：利用计算机软件abaqus成功地建立特发性脊柱侧弯的有限元模型，具有良好的仿生效果及生物逼真度。     

PUMC Ⅱd_2 型青少年特发性脊柱侧凸选择性融合的有限元分析

目的 验证PUMC Ⅱd_2 型AIS手术治疗最佳融合节段.方法 利用PUMC Ⅱd_2 型AIS有限元模型(T5-S),分别模拟上胸弯融合、下腰弯融合和双弯融合方式,在侧弯凹侧端椎椎弓根内分别赋予50N、100N、150N载荷,分别比较上弯端椎T5和下弯端椎T11在矢状面向上的位移(Z轴正值为矢状面向上的位移,负值为矢状面向下的位移)以及二者之间的差值,以T5位移代表双弯矫形效果,以T11位移代表下腰弯矫形效果,二者差值(T5-T11)代表上胸弯矫形效果.结果 对于PUMC Ⅱd_2 型侧弯.T5在Z轴位移:双弯矫型较单纯上弯或者下弯矫形融合大(F=8,P＜0.05).3种载荷对于T5-T11位移差:双弯矫形＞单纯上胸弯矫形＞单纯下腰弯矫形(F=8,P＜0.05).3种载荷对于T11在Z轴位移:双弯矫形＞单纯下腰弯矫形＞单纯上胸弯矫形(F=8,P＜0.05).结论 对于PUMC Ⅱd_2 型侧弯,双弯矫型内固定较单纯上弯或者下弯矫形融合内固定效果好.对于上胸弯的矫正效果,双弯矫形大于单纯上胸弯矫形,最次为单纯下腰弯矫形;对于下腰弯的矫正效果,双弯矫形大于单纯下腰弯矫形,最次为单纯上胸弯矫形.三维有限元分析法可以作为一种很有效的方法应用于脊柱侧弯畸形矫正生物力学分析,为临床开创了一种虚拟的、无创的验证方式,优化手术方案.     

下颈椎在屈伸运动时的应力分布研究

目的探讨下颈椎屈伸运动对其应力分布的影响。方法取5具成人新鲜尸体颈椎标本(C2-C7),通过施加最大载荷为2.34N.m的纯扭矩,使颈椎产生前屈和后伸运动,记示C4、C5、C6前柱,中柱和后柱的应变。结果颈椎前屈时,前柱和中柱承受压应力,后柱承受拉应力,且前柱的应力大于中柱和后柱(P<0.05);后伸时,前柱受拉应力,中柱和后柱承受压应力,且前柱的应力最大(P<0.05)。前柱的应力前屈小于后伸(P<0.01),中柱的应力在前屈和后伸时相差不大,后柱的应力前屈大于后伸(P<0.01)。对于三个椎体相比较而言,前屈和后伸时前柱的应力最大(P<0.01),而C4-6前柱的应力在屈伸时无差别。中柱的应力在前屈时C4、C5较大,与C6有差别(P=0.03),而后伸时无差别。后柱的应力在前屈时,三个椎体无差别(P=0.02)。结论下颈椎屈伸运动过程中应力的变化情况可能与颈椎病的发病机制有一定的关系。     

青少年特发性脊柱侧凸仿真模型的建立

青少年特发性脊柱侧凸(AIS)占特发性脊柱侧凸病例的80%,约占青少年人口的2%～3%[1、2].