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矫形力加载肋骨施力区对胸椎段位移及旋转角度影响的有限元分析
作者姓名:任东  朱晔  雷蕾  王玉任
作者单位:1. 大连交通大学机械工程学院;2. 大连铭洋科技实业有限公司
摘    要:背景:脊柱侧弯不但使椎体在冠状面上发生偏移,还会带来椎体的旋转。人们对脊柱侧弯的矫形很少考虑到对椎体旋转的影响,使得矫形效果不佳。目的:建立有限元模型,在矫形力加载情况,三维层面分析规范施力区、释放区、矫形力大小及施力面积等要素。方法:基于1例14岁青少年特发性脊柱侧弯患者的CT数据,建立胸椎段椎体与顶椎凸侧上下3条肋骨的有限元模型,分别在肋骨的背部区域、侧身区域、前侧区域施加不同面积的20,40,60,100 N的均布矫形力,在椎体上选取参考点记录不同工况下的位移及旋转角度。结果与结论:(1)在侧身区域施加矫形力对于侧弯矫形效果最明显;(2)在小面积60 N的矫形力加载下,Cobb角从29°矫正到了19°,在冠状面矫形了4.5 mm;(3)背部区域施力对于椎体的旋转矫形效果最为明显,大面积施加力使得相邻椎体旋转的矫形更加平缓,在背部大面积施加100 N矫形力时,顶椎旋转矫形了76.9%,而前侧区域施力会加重椎体的旋转畸变;(4)结果说明,对于冠状面的矫形宜采用小面积施加,对于椎体旋转的矫形宜采用大面积施加;冠状面的矫形施力区域宜选择侧身区域;对于凸侧背部区域施力有助于椎体旋转的矫形,...

关 键 词:CT图像  椎体旋转  逆向工程  生物力学  矫形力  特发性脊柱侧弯  三维矫形  有限元
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