有限元法建立寰椎后弓骨折模型及內固定手術的有限元分析.pdf

1、目的:本文通過有限元法建立寰椎后弓骨折的三維有限元模型并模擬內固定術后模型的生物力學進行分析和驗證,以便對臨床進一步診治寰椎后弓骨折提供一定的理論依據。
　　 方法:(1)獲取健康成年男性的寰樞椎復合體CT掃描的計算機數字圖像數據,利用Mimics軟件將圖像坐標數據轉換成ASCⅡ格式的點云數據,并利用CATIA軟件對點云進行處理,隨后通過Geomagicstudio、Catia建立寰樞椎幾何模型,然后導入有限元處理軟件Hyper

2、mesh、Ls-dyna建立枕頸區(qū)有限元模型,并確定模型加載的邊界條件和加載方式。(2)將健康寰樞椎模型中的C2椎體下表面定位,模擬頸椎大幅度的俯仰運動、軸向大載荷加載,了解寰椎正常模型和骨折模型在各種工況下的受力情況。(3)對于骨折模型,按照后路鈦板、螺釘內固定手術進行處理,模擬頸椎的正常動作檢驗手術的有效性。
　　 結果:(1)所建上頸椎的有限元模型外形逼真,幾何相似性好,正常模型共包含35719個節(jié)點,8797個單元,骨折

3、模型共包含38451個節(jié)點,9782個單元;(2)應用上頸椎模型在枕骨加載面壓力,模擬頭顱位于中立、前屈、后伸位時,寰椎前弓受力最大,其次是后弓及側塊:(3)單獨應用寰椎模型,直接在寰椎上關節(jié)面加載力,模擬頭顱在中立、前屈、后伸位時寰椎最大應力集中于前弓,次級應力集中區(qū)域為側塊及后弓與側塊的交界處;直接在后弓加載力模擬頭部過度后伸時,最大應力集中于后弓與側塊交界處。(4)對于寰椎后弓骨折模型,在模擬頭顱中立、前屈、后伸位時在鈦板、螺釘處