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1.
椎间盘高度降低及退变对腰椎生物力学影响的有限元分析   总被引:7,自引:2,他引:5  
目的:分析椎间盘高度降低及退变对腰椎活动节段生物力学的影响。方法:首先采用一种新型CAD方法精确构建腰椎L4-5,活动节段正常高度椎间盘(NHD)、单纯高度降低椎间盘(PHDD)、椎间盘高度降低合并严重退变(DHDD)三种有限元模型。垂直压缩载荷下,分别对3种有限元模型的生物力学参数进行测试。结果:椎间盘高度降低及退变对腰椎活动节段轴向移位、后外侧椎间盘膨出、纤维环纤维应力最大值有明显的影响,DHDD模型的椎体一终板界面应力分布与NHD和PHDD模型明显不同。结论:高度降低后椎间盘刚度明显增加,DHDD最不易发生内层纤维环纤维破裂,关节突关节间隙与轴向移位比值是决定椎间盘承载力大小的关键因素,退变椎间盘对压缩应力有明显分散传递作用。  相似文献
2.
基于CAD技术的个体化退变腰椎有限元模型库的建立   总被引:2,自引:0,他引:2  
目的根据退变腰椎的形态特征,采用计算机辅助设计(computer aided design,CAD)方法精确建立不同形态改变的退变腰椎L4-L5运动节段三维有限元模型。方法采用改良的“非种子区域分割”以及非平行“最佳切割平面”等一系列新型CAD方法精确建立包括终板凹陷角、椎间盘高度、腰椎小关节角及椎间盘前凸角改变的L4-L5节段表面模型基本“结构模块”,表面模型数据导入ANSYS获得各“结构模块”有限元模型后,通过界面间的拼接粘贴构建不同形态改变的退变腰椎有限元模型并进行充分加载验证。结果所构建的有限元模型包含L4-L5节段所有重要解剖结构,正常和退变腰椎有限元模型预测结果与体外实验生物力学研究结果相符合。结论基于CT数据的新型CAD方法实现了个体化退变腰椎有限元模型库的建立。  相似文献
3.
目的探讨小关节矢状化与椎间盘退变间的关系及其对退变性腰椎滑移的作用和意义。方法采用一种新型CAD方法精确构建65°小关节角、45°小关节角、25°小关节角与正常椎间盘、轻度退变椎间盘、重度退变椎间盘相组配的9种腰椎L4-L5活动节段有限元模型。生理压缩载荷下,分别对9种有限元模型的生物力学参数进行测试。结果与小关节角45°和25°有限元模型相比,小关节角65°有限元模型的矢状方向椎体前移位增加,关节突、峡部等效应力和关节突水平方向接触力明显增加;小关节角65°有限元模型的终板膨出减小,纤维环基质应力增加。与正常有限元模型相比,椎间盘轻度退变有限元模型刚度下降,小关节突及峡部应力轻度增加。9种有限元模型中,轻度退变椎间盘结合小关节角65°有限元模型的抗前剪力能力最差。结论小关节角矢状化既是退变性腰椎滑移的原发诱因,又是局部应力变化导致关节突再塑形的继发病理改变,矢状型小关节腰椎活动节段矢状方向内在不稳定性受椎间盘退变程度的影响,椎间盘退变对小关节角矢状化无明显促进作用。  相似文献
4.
髋臼前柱螺钉内固定的最优化计算机辅助测量   总被引:1,自引:0,他引:1  
目的:研究专门的最优化计算机辅助解剖测量技术,为髋臼前柱拉力螺钉内固定提供解剖学基础。方法:取骨盆CT数据40份,进行精确的三维重建得到80个半骨盆模型。根据临床手术需要,对螺钉到骨边界的加权距离进行动态采样作为最优化目标函数,在约束条件下自动迭代修改螺钉两个端点位置,达到最佳位置,并设计新的解剖测量参考体系。结果:髋臼前柱拉力螺钉的入钉点在髂前上、下棘之间切迹与坐骨大切迹连线中点上方(15.72±2.71) mm处;其进针方向与入钉点-髂前下棘连线呈(42.84±2.61)°,与入钉点-髂结节连线呈(31.96±2.58)°;螺钉骨内段长度为(101.12±7.2)mm。结论:最优化计算机辅助解剖测量是一种非常有效的新测量技术,方便设计新的解剖测量参考体系和临床手术方案。  相似文献
5.
目的:研究终板凹陷程度变化对腰椎运动节段生物力学影响。方法:在以往建立的腰椎L4~5运动节段三维非线性有限元模型基础上,采用CAD方法精确构建三种不同终板凹陷角改变的有限元模型,有限元模型的椎间盘前凸角、小关节间隙等其余形态学参数及网格划分均保持一致。垂直压缩、屈曲、伸直、前后剪力5种载荷条件下,分别对三种有限元模型生物力学参数进行测试。结果:负载条件下,终板凹陷角增加、终板凹陷程度减小可导致终板-椎间盘界面应变减小,椎间盘刚度及髓核内压增加,椎间盘膨出、纤维环纤维张应力、纤维环基质应力、腰椎后部结构应力以及关节突接触力减小。结论:终板凹陷程度的减小增强了椎间盘对椎体的保护作用;同时可通过影响终板的形变减少对椎间盘的营养传递。  相似文献
6.
不同直径种植体对即刻负载种植体骨界面应力分布的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
目的建立包含螺纹种植体的下颌骨三维有限元模型,分析不同直径种植体对即刻负载种植体骨界面应力、应变的影响。方法采用CT扫描和自主开发的USIS软件建立不同直径螺纹种植体即刻负载的三维有限元模型,用ANSYS软件分析直径为3.3、4.1、4.8mm的种植体,在垂直和颊舌向45o加载150N力时种植体骨界面的von Mises应力、应变值。结果垂直加载时,种植体骨界面的应力集中于颈部,应变集中于底部颊侧;三种直径种植体骨界面颈部的vonMises应力最大值分别为25、17.6、11.6MPa,应变最大值分别为1853、1303、1293με。颊舌向加载时,种植体骨界面的von Mises应力、应变值均明显增大,均主要集中于颈部舌侧;三种直径种植体骨界面颈部的von Mises应力最大值分别为131.1、78.7、68.1MPa,应变最大值分别为9622、5892和5816με。结论随直径的增大,种植体骨界面的应力、应变都呈下降趋势,以直径从3.3mm增大到4.1mm最为显著。认为采用即刻负载技术的螺纹种植体大小至少要4.1mm×10mm以上,而且要尽量避免受到非轴向力。  相似文献
7.
生理曲度变直与正常的颈椎有限元建模与分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
建立生理曲度变直和曲度正常的颈椎全节段有限元模型,进行对比与分析.选取颈椎曲度变直患者采集CT数据,采用专用生物力学有限元软件构建高质量颈椎全节段模型,然后采用基于离散微分属性的体网格变形技术,将变直模型映射生成曲度正常模型,在进行有限元模型的验证后,用相同边界条件进行对比分析.结果表明,曲度变直模型活动度范围比正常范围减少16%~28%,应力增加4%~90%,C3-C4和C4-C5小关节、钩突关节、椎间盘容易出现应力集中,表明容易出现损伤和退化.通过使用新型建模软件和体网格变形技术,能方便构建生理曲度变直和正常模型,分析结果对临床诊断有指导意义.  相似文献
8.
青年颈椎生理曲度变直全节段有限元建模与分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
目的建立青年颈椎生理曲度变直和正常的全节段有限元模型,进行对比与分析。方法采集青年颈椎曲度变直志愿者CT数据,利用生物力学有限元软件构建高质量颈椎全节段模型,然后采用基于离散微分属性的体网格变形技术,将变直模型映射生成曲度正常模型,在相同边界条件进行下进行对比分析。结果在前屈、后伸、侧弯、和旋转工况下,生理曲度变直模型的活动度范围比正常值要小,并且出现再分配。在应力分布方面,C3-C4,C4-C5之间的小关节、钩突关节,和C3-C4之间的椎间盘出现应力集中。结论通过使用新型建模软件和体网格变形技术,能方便构建颈椎生理曲度变直和正常模型,分析结果对青年颈椎病的临床诊治有指导意义。  相似文献
9.
优化髋臼后柱螺钉内固定的计算机辅助设计   总被引:1,自引:1,他引:0  
目的研究专门的最优化计算机辅助解剖测量技术,为髋臼后柱拉力螺钉内固定提供解剖学基础。方法取骨盆CT数据40份,进行精确的三维重建得到80个半骨盆模型。根据临床手术需要,对螺钉到骨边界的加权距离进行动态采样作为最优化目标函数,在约束条件下自动迭代修改螺钉2个端点位置,达到最佳位置。对测量结果进行统计分析,并设计新的解剖测量参考体系。结果髋臼后柱拉力螺钉的入钉点在骶髂关节最前缘与髂前上下棘之间切迹连线的上方(18.90±1.19)mm处,垂足点在骶髂关节最前缘与髂前上下棘之间切迹连线上的比例位置为2:3;其进针方向与入钉点-髂前上下棘之间切迹连线呈(85.99±2.04)°,进针方向与入钉点-垂足点连线的夹角呈(37.54±1.55)°;螺钉骨内段长度为(133.07±3.22)mm。结论最优化计算机辅助解剖测量是一种非常有效的新测量技术,克服了传统手工实物解剖测量的缺点,并且方便设计新的解剖测量参考体系和临床手术方案,有利于提高临床工作质量和效率。  相似文献
10.
个性化全骨盆三维有限元建模及骶髂关节骨折脱位模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
目的建立高度仿真的个性化的完整骨盆三维有限元模型,并在此基础上进行骶髂关节骨折脱位的模拟。方法从CT精确重建独立的左、右髋骨和骶骨实体模型,根据髋骨和骶骨的外形特征,利用专门的流线型生物力学有限元网格划分器生成规则的体网格模型,并进一步建立骶髂关节的终板、软骨、关节接触面,和骨盆上的主要韧带组织及耻骨间盘。在建立的完整模型上去掉一侧的骶髂关节韧带群进行骨折脱位模拟,并与正常的情况进行对比。结果建立了高精度的个性化全骨盆的三维有限元模型,包括左右髋骨和骶骨的皮质骨、松质骨,骶髂关节的终板、软骨和带摩擦的关节接触面,韧带包括骶髂骨间韧带、骶髂前韧带、骶髂后韧带、骶棘韧带、骶结节韧带、耻骨上韧带和耻骨弓状韧带,以及耻骨间盘。正常模型的加载模拟和骶髂关节骨折脱位模拟的预测结果均与文献试验生物力学结果相符合。结论利用专门的生物力学有限元建模工具能建立更复杂更精确的三维有限元模型,成为全骨盆生物力学分析研究的平台和基础。  相似文献
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