腰椎椎间盘三维有限元分析

目的；研究腰椎间盘三维有限元模型的建立及其应力分布情况。方法：利用有限元软件Ansys5.4，建立椎间盘的三维模型，根据4具新鲜标本腰椎间盘生物力学试验，确定生物材料特性，研究各种状态下椎间盘的应力分布。结果：建立L4．5椎间盘的三维有限元力学模型，它的应力分布有以下特点:(1)璋盘上应力集中在椎间盘前部，压应力以髓核最大，向外逐渐减小，在外层应力最小；（2）椎间盘上的应力在压缩侧较大，且为压应力，侧屈时应力向中心区有逐渐减小的趋势，另一侧应力为拉力；（3）椎间盘承载后，其应力呈放射分布于纤维环和软骨板上，内纤维环承受较小的压力。结论：建立腰椎间盘三维有限元模型并进行应力分析是可行的，且结果可信。     

腰椎间孔成形幅度对腰椎生物力学影响的三维有限元分析

目的应用腰椎L3~5节段三维有限元模型,分析椎间盘摘除+不同幅度椎间孔成形前后对腰椎生物力学的影响。方法选取1位20岁既往无腰椎疾病史中国男性志愿者的CT数据,在Mimics15.0软件中建立L3~5节段三维有限元模型,在Geomagic12.0中修补、降噪及曲面化,在Pro/E5.0中行椎间盘的曲面建模,修改髓核和纤维环的材料参数模拟L4~5椎间盘中度退变（模型M1）,在Hypermesh12.0中进行有限元网格处理,并导入ABAQUS软件进行分析。模拟经皮椎间孔脊柱内镜技术侧后入路,以上关节突尖部到下位椎体后上缘中点为穿刺基线建立通道,去除椎间盘左后侧约1/4的纤维环中部及1/4的髓核,以模拟腰椎间盘摘除手术,构建模型M2,以圆柱体代替环锯模拟切除上关节突部分骨质行椎间孔扩大成形术,构建一级椎间孔成形模型M3（环锯直径5mm）、二级椎间孔成形模型M4（环锯直径6.5mm）和三级椎间孔成形模型M5（环锯直径7.5mm）,给予特定加载条件,比较其在前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转6种工况下的生物力学特征。结果建立了有效的L3~5三维有限元模型,除了在后伸工况下L4椎体的位移无明显变化外,其他5种工况下椎间孔成形后L4椎体的位移均有所增加,但成形的幅度对L4椎体的位移无明显影响。M1模型在各种工况下L4~5关节突关节的应力左侧较右侧大。M2模型在腰椎前屈及右旋工况下L4~5左侧关节突关节的应力下降,右侧的应力上升;腰椎后伸下L4~5左侧关节突关节的应力上升,右侧的应力下降;腰椎左侧屈工况下L4~5关节突关节的左右两侧应力均上升;腰椎右侧屈工况下L4~5关节突关节的左右两侧应力均下降。除腰椎左旋工况下M5模型的L4~5右侧关节突关节应力增加明显外,其他各种工况下M3、M4、M5模型L4~5关节突关节应力变化不明显。结论在精确穿刺的指引下,1~3级椎间孔成形对术后即刻的腰椎稳定及关节突关节的应力分布无明显影响。     

腰椎三维有限元模型建立和应力分析

目的 建立完整的腰椎三维有限元模型,并对腰3-4运动节段的进行了有效性验证和生物力学分析.方法 利用交互式医学图像控制系统MIMICS软件对CT图片进行预处理,后导人大型通用有限元软件ABAQUS中建立三维有限元模型.分别建立了腰1-腰5各椎体及其椎间盘有限元实体,后组合成整体的腰椎和腰3-4有限元模型,并且还准确的模拟了腰椎的椎间盘、软骨终板、关节突关节以及连接韧带.验证了模型的收敛性,并针对腰34运动单元设置了0.3、0.5、1.0、2.0、4.0 mPa 5种载荷进行生物力学分析.结果 在轴向压力作用下,椎间盘纤维环后部存在着明显的应力集中,并向后外侧传导.最大压应力的部位在髓核和软骨终板的中央,椎弓根是椎体多种应力集中的部位.轴向压力增加,应力成比例增大.结论 本研究的有限元模型精确度高,结论符合腰椎的临床特点,较好的模拟了腰椎的生物力学特性.     

坐位脊柱旋转复位法治疗腰椎后小关节紊乱

笔者自1990～2004年采用坐位脊柱旋转复位法治疗腰椎后小关节紊乱378例，临床上取得满意疗效，现报告如下。     

骨质疏松性腰1椎体有限元模型的建立和应力分析

目的:建立不同载荷下骨质疏松性椎体骨折的有限元模型,研究载荷条件与骨折部位的关系,预测骨折方式。方法:将志愿者T12-L2椎体CT数据导入Mimics软件,建立L1椎体有限元模型,然后导入3-Matic软件建立皮质骨和松质骨模型,再导入Ansys Workbench软件,分别赋予骨质疏松材料属性并划分网格。对模型施加五种不同的载荷,模拟椎体骨折。结果:椎体与皮质骨形变一致,皮质骨较松质骨形变值更大(P=0.042<0.05)。所有载荷中,垂直压力产生最大形变值,扭转载荷最小。压缩负荷导致椎体上终板和椎体中心形变最大,方向向下;前屈、后伸和侧弯均导致椎体前柱周围形变最大,向载荷方向形变,也导致椎体高度丢失;扭转导致椎体前缘形变最大。结论:本研究预测在骨质疏松性椎体骨折情况下,椎体皮质骨较松质骨先发生骨折;垂直压力最容易引发椎体骨折;垂直压力可造成椎体压缩骨折;前屈、后伸和侧弯均可造成椎体爆裂骨折;扭转可造成椎体前缘骨折。     

应用三维有限元法分析正常人腰椎椎体的应力分布

目的：了解正常人腰椎椎体的应力分布特点。方法：采用ＱＣＴ扫描正常志愿者的Ｌ１椎体，依据Ｌ１椎体的ＣＴ片以Ａｌｇｏｒ的ＦＥＡＳ有限元分析系统逐层几何形重建，并按照骨窗灰度适当划分单元，建立Ｌ１的３１２８个结点，２１８８个块单元的三维有限元模型，各单元材料特性依据校正后的ＣＴ值－表观密度－弹性模量间的换算关系进行计算，共采用了２００种弹性材料，进行８００Ｎ轴向加载，进行应力分布计算。结果：应力集中的部     

模拟推拿时腰椎小关节有限元模型的生物力学分析

【目的】采用生物力学的方法分析模拟推拿时正常和退变腰椎小关节的应力分布状况。【方法】通过有限元及配套影像方法，建立能准确反映第4腰椎与第5腰椎间(L4-5)小关节实际状况的有限元模型，对模型分别施加前屈、后伸、侧弯、旋转与压缩5种载荷，以分析比较其在模拟推拿作用时的受力情况。【结果】腰椎小关节在承载方面具有较大的作用，特别是在抗旋转推拿运动过程中的作用更为明显。【结论】对有明显退变的腰椎，使用前屈旋转手法时以轻巧手法为宜。     

腰椎退变影响拔伸按压手法生物力学作用的有限元研究

目的:研究腰椎退变对拔伸按压手法治疗腰椎间盘突出症的生物力学影响。方法:应用L_(3～5)运动节段轻度退变与中度退变模型进行研究。假定腰椎间盘突出发生于L_4椎间盘左侧,为模拟拔伸按压手法,L_3椎体上终板固定,L_5椎体下终板施以500 N拉力;在L_(4～5)运动节段左侧椎板分别施以50 N与80 N按压力,比较两模型在不同按压力作用下L_4椎间盘左后方位移与L_(4～5)运动节段左侧小关节接触力。结果:手法按压力分别为50 N与80 N时,与轻度退变模型相比,中度退变模型L_4椎间盘左后方位移分别下降18.1%与34.5%,小关节接触力分别下降17.6%与43.4%;当按压力由50 N增至80 N,轻度退变与中度退变模型L_4椎间盘左后方位移分别增加146.3%与96.8%,小关节接触力分别增加195.9%与103.3%。结论:腰椎退变影响拔伸按压手法生物力学效应,但并不增加腰椎小关节接触力。     

腰椎间盘退变后应力变化的有限元分析

目的 利用有限元分析方法,评估腰椎间盘退变后的生物力学变化.方法 利用MIMICS软件对正常腰椎的CT图像进行预处理后,导入ABAQUS软件建立正常椎间盘L3～L4节段的三维有限元模型.通过改变椎间盘退变后对应的材料属性,建立退变椎间盘L3～L4节段的有限元模型.对模型施加0.3 MPa均布轴向压缩载荷,比较正常和退变椎间盘的纤维环、髓核、软骨终板、关节突关节的应力.结果 与正常椎间盘比较,退变椎间盘的应力分布发生改变,纤维环周边承受较大应力,髓核的压应力明显降低,软骨终板的应力集中在外周偏后;关节突关节面的应力明显增大.结论 有限元方法可以直观地观察椎间盘退变对腰椎的影响,是对临床研究的必要补充.     

不同材料套筒冠的理论受载分析

目的研究使用套简冠义齿修复游离缺失时,用四种不同材料制作套简冠金属部分的套筒冠义齿在受载情况下缺牙区牙槽嵴的表面应力和位移。方法采用螺旋CT扫描、自编程序和ANSYS软件建立起精确的下颌骨三维有限元模型,在其上进行加载,分析无牙区牙槽嵴的受力和位移情况。结果不同材料制作其金属部分的套简冠义齿在受力情况下无牙区牙槽嵴的位移和应力无统计学差异。结论从力学的角度发现,使用不同规格的金属制作套筒冠的金属部分均是可行的。     

双搭接接头应力场的边界元分析

介绍了在弹性范围内二维粘接结构应力场的边界元分析。和有限元相比,可减少计算工作量,且可方便地计算界面应力。把粘接结构分为三个子区域,采用线性单元或二次单元建立子区域的边界元方程,再根据界面条件,建立了粘接结构的边界元方程;提出了子域法求解胶层内部应力场的方法。对双搭接接头进行了边界元应力分析,并和有限元结果进行了对比,从而证实本文方法的有效性。     

五步复位法治疗腰椎间盘突出症

五步复位法治疗腰椎间盘突出症疗效已得到临床验证。它由放松法、牵引法、卷腰法、旋转法、理筋法五步组合,辨证施法,操作方便,施术安全,扩大了适应症,提高了手法治疗的综合效果。     

腰椎椎弓根壁侧置钉内固定方式及生物力学三维有限元分析

目的：建立L4,L5三维有限元模型,并分别行椎弓根常规置钉及壁侧置钉两种内固定方式,用三维有限元法分析固定后椎体及螺钉的应力分布特点。方法选取正常成年人L3～L5节段的多层螺旋CT扫描的薄层原始数据（DICOM格式）,利用Mimic等软件建立人正常L4,L5三维有限元模型,并建立L4,L5椎弓根螺钉内固定模型。并于L4上表面施加500N预载荷,再施加8N· m的力矩模拟腰椎垂直压应力、前屈、旋转等生理活动,观察不同情况下两种模型中椎体螺钉应力分布情况。结果由应力分布图可知,在各种载荷下,两种模型的螺钉应力从钉尖至钉棒连接处逐渐减少,螺钉根部附近应力最小。3种载荷之间比较,垂直压缩时螺钉应力最大。椎弓根壁侧置钉内固定方式较常规置钉内固定方式的螺钉应力明显减小。结论模拟两种内固定方式正常生理活动时,椎弓根常规置螺钉内固定模型中椎弓根螺钉的应力主要集中在与椎体交界界面处,而椎弓根壁侧置螺钉内固定模型中螺钉的应力基本分散在钉体上,一部分应力分布在椎弓根皮质上,增加了椎弓根螺钉的抗拔出力,从而增加固定的可靠性,减少发生内固定螺钉断裂等风险。