3岁儿童C4-C5颈椎有限元模型开发及拉伸、弯曲验证

基于CT扫描,建立具有精确骨骼几何及详细椎间盘解剖学结构的3岁儿童C4-C5颈椎段有限元模型;参考成人颈部生物材料实验数据及相关成人与对比研究结果,采用缩放方法计算得到3岁儿童颈部组织材料参数;分别在准静态、动态拉伸以及准静态弯曲-伸展、侧向弯曲及轴向旋转载荷条件下,对模型进行验证。结果显示,准静态拉伸刚度为211.8 N/mm,动态拉伸最终失效力为759.9 N,最终失效位移为5.08 mm,均与实验值吻合良好;准静态伸展、弯曲、侧向弯曲及轴向旋转运动范围分别为9.75°、9.29°、3.79°和7.04°,均在实验基准数据允许的误差范围内,吻合良好。结论表明:该模型能较好地反映3岁儿童C4-C5颈椎段在准静态、动态拉伸以及准静态弯曲-伸展、侧向弯曲和轴向旋转载荷下的生物力学特性,具有较高的生物逼真度。