以三维非线性有限元法分析融合腰椎的生物力学变化

背景：MATLAB具有大型数值计算、数学绘图和简单有限元分析的能力，建模速度快，能够识别BMP和JPG格式的灰度图，并可将识别的数据直接转换为ANSYS三维有限元软件可识别的格式，避免了常规在Autocad软件中图像的重新定位和二次处理而产生的人为误差。
　　目的：寻求一种简便、快捷、准确的方法建立各种腰椎融合模型，对腰椎融合后腰椎活动节段的生物力学进行分析。
　　方法：利用薄层CT技术，结合Matlab(Matrix Laboratory即矩阵实验室)科学计算软件，辅助Ansys有限元分析软件建立各种腰椎融合模型。对所建立的模型施加各种载荷，分析其生物力学变化。
　　结果与结论：对所建立的融合模型施加轴向、屈曲及伸展载荷后，生物力学分析得出所有的融合模型中椎体间融合稳定性最好。和关节间融合相结合，椎体间，侧后方，后方融合模型的轴向位移较单独的椎体间，侧后方和后方融合模型分别减少5%、1%和4%。在伸展-屈曲载荷条件下旋转角度分别减少23%、11%和45%。应力向融合部位集中的现象表明融合块可增加载荷的转移。说明薄层CT和Matlab软件的辅助使得Ansys有限元软件建立腰椎融合模型的速度和精度提高。小关节融合和椎体间，侧后方，后方融合相结合，可使腰椎获得更好的稳定性，这种稳定性的增加在后方融合中更为显著。后方融合模型的应力分布更加合理。

Biomechanical changes of lumbar segment after fusion analyzed with three-dimensional nonlinear finite element