一種新方法建立人體脊柱有限元模型的研究與應用.pdf

1、目的：尋求一種基于MRI斷層圖像重建人體脊柱有限元模型的方法；并應用此方法分別建立梯形開窗和矩形開窗治療腰椎管狹窄癥的L4-L5節(jié)段有限元模型，并對兩個模型的穩(wěn)定性進行比較，為梯形開窗術式的臨床應用提供理論支持。 方法： 利用SIEMENS 3.0T MRT獲得以1mm為層厚和分辨率的人體脊柱矢狀位斷層圖像65張，Simpleware軟件的ScanIP模塊直接讀入Dicom格式原始圖像，并順序進行圖像分割，數據光順，三維

2、重建等操作生成L4-5節(jié)段(包括椎間盤)脊柱三維模型；再將此模型導入ScanFE模塊，該模塊不僅能對此三維模型進行體網格劃分，還分別賦予皮質骨，松質骨，髓核及纖維環(huán)的彈性模量和泊松比，最終生成能夠導入ANSYS 10.0的格式文件；ANSYS 10.0可直接導入以上三維模型，并加上前、后縱韌帶，橫突間韌帶，黃韌帶，棘上、棘間韌帶以及關節(jié)囊韌帶，最終獲得完整的人體脊柱三維非線性有限元模型。利用此種方法分別建立梯形和矩形開窗兩種治療腰椎管狹

3、窄癥的：L4-5節(jié)段有限元模型，對比分析兩種模型的穩(wěn)定性，分別得到500N軸向載荷最大應變圖和15NM力矩下屈伸、側彎以及扭轉的最大角度兩組數據，并進行比較。 結果： 應用Simpleware軟件建立了更為精確和完整的人體L4-5節(jié)段脊柱三維有限元幾何模型，并能夠快速生成體網格，對模型的不同部分分別賦值，最后可直接導入ANSYS 10.0有限元軟件，進一步求解；對兩種開窗的有限元模型的分析可知，500N軸向載荷、15NM