《一个退变颈椎三维有限元模型的建立和应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一个退变颈椎三维有限元模型的建立和应用（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、生物医学工程专业优秀论文生物医学工程专业优秀论文 一个退变颈椎三维有限元模型的建立一个退变颈椎三维有限元模型的建立和应用和应用关键词：退变颈椎关键词：退变颈椎 三维有限元三维有限元 生物力学生物力学 椎板切除椎板切除 半椎板切除术半椎板切除术摘要：颈椎是人体几何特性和运动特性最为复杂，也是人体最容易受到伤害的 部分之一。退行性变引起的增生、骨赘、椎间盘脱水等常常是引起老龄者颈椎 疾患的主要原因。目前，利用有限元法对颈椎进行生物力学研究通常是基于正 常的颈椎结构，而对于具有退变特征的颈椎建模还未见报道。该文针对前人工 作的不足，建立了带有退变特征的 C4-C6、C2-C7、头+全颈椎三维有限元模
2、型， 并对所建模型进行了有效性验证。认为，模型能够较好地模拟颈椎的生物力学 特性。应用验证有效的颈椎模型，在以下几方面进行了研究： 椎板半切除对 颈椎的生物力学影响。基于完整 C4-C6 模型，建立了 C5 左侧椎板切除的有限元 模型。边界与加载条件为 C6 椎体下表面固定、C4 椎体上表面施加 1.8Nm 的生 理载荷。考察了椎板半切除后小关节的应力变化和 C4-C6 节段的稳定性。结果 表明，半椎板切除会引起相应节段小关节应力的显著增大，椎板切除对侧的小 关节应力增加更大；半椎板切除术对颈椎的稳定性不会造成大的影响。 多节 段椎板切除对颈椎的生物力学影响。基于完整 C2-C7 模型，分别建
3、立了一节段 (C5)、二节段(C4-C5)、三节段(C4-C5-C6)椎板连同相关韧带的切除模型。边界 与加载条件为 C7 椎体下表面固定、C2 椎体上表面施加 1.5Nm 的生理载荷。考 察了椎板切除后颈椎的整体刚度、节间稳定性、椎体表面应力、椎间盘应力的 变化。结果显示，颈椎的节间稳定性会受到较大的不利影响，整体刚度会随着 切除节段的增多而降低；椎体前后缘应力、椎间盘应力明显增大处多数发生在 椎板切除所在椎或相邻椎。 头颈睡姿对颈椎的生物力学影响。利用所建头+ 全颈椎有限元模型，采用 C7 椎体下表面固定、头及各椎体施加重力载荷的边界 与加载条件，考察头颈在仰卧与侧卧睡姿下，不同头部重心高
4、度时，椎体、间 盘、椎弓根、钩突等处的应力状况。结果表明，头部重心的位移越大，各部位 的应力值也越大；各模式下寰椎与枢椎部位的应力都比较小，应力较大部位均 出现在下颈椎。正文内容正文内容颈椎是人体几何特性和运动特性最为复杂，也是人体最容易受到伤害的部 分之一。退行性变引起的增生、骨赘、椎间盘脱水等常常是引起老龄者颈椎疾 患的主要原因。目前，利用有限元法对颈椎进行生物力学研究通常是基于正常 的颈椎结构，而对于具有退变特征的颈椎建模还未见报道。该文针对前人工作 的不足，建立了带有退变特征的 C4-C6、C2-C7、头+全颈椎三维有限元模型， 并对所建模型进行了有效性验证。认为，模型能够较好地模拟颈
5、椎的生物力学 特性。应用验证有效的颈椎模型，在以下几方面进行了研究： 椎板半切除对 颈椎的生物力学影响。基于完整 C4-C6 模型，建立了 C5 左侧椎板切除的有限元 模型。边界与加载条件为 C6 椎体下表面固定、C4 椎体上表面施加 1.8Nm 的生 理载荷。考察了椎板半切除后小关节的应力变化和 C4-C6 节段的稳定性。结果 表明，半椎板切除会引起相应节段小关节应力的显著增大，椎板切除对侧的小 关节应力增加更大；半椎板切除术对颈椎的稳定性不会造成大的影响。 多节 段椎板切除对颈椎的生物力学影响。基于完整 C2-C7 模型，分别建立了一节段 (C5)、二节段(C4-C5)、三节段(C4-C5
6、-C6)椎板连同相关韧带的切除模型。边界 与加载条件为 C7 椎体下表面固定、C2 椎体上表面施加 1.5Nm 的生理载荷。考 察了椎板切除后颈椎的整体刚度、节间稳定性、椎体表面应力、椎间盘应力的 变化。结果显示，颈椎的节间稳定性会受到较大的不利影响，整体刚度会随着 切除节段的增多而降低；椎体前后缘应力、椎间盘应力明显增大处多数发生在 椎板切除所在椎或相邻椎。 头颈睡姿对颈椎的生物力学影响。利用所建头+ 全颈椎有限元模型，采用 C7 椎体下表面固定、头及各椎体施加重力载荷的边界 与加载条件，考察头颈在仰卧与侧卧睡姿下，不同头部重心高度时，椎体、间 盘、椎弓根、钩突等处的应力状况。结果表明，头部
7、重心的位移越大，各部位 的应力值也越大；各模式下寰椎与枢椎部位的应力都比较小，应力较大部位均 出现在下颈椎。 颈椎是人体几何特性和运动特性最为复杂，也是人体最容易受到伤害的部分之 一。退行性变引起的增生、骨赘、椎间盘脱水等常常是引起老龄者颈椎疾患的 主要原因。目前，利用有限元法对颈椎进行生物力学研究通常是基于正常的颈 椎结构，而对于具有退变特征的颈椎建模还未见报道。该文针对前人工作的不 足，建立了带有退变特征的 C4-C6、C2-C7、头+全颈椎三维有限元模型，并对 所建模型进行了有效性验证。认为，模型能够较好地模拟颈椎的生物力学特性。 应用验证有效的颈椎模型，在以下几方面进行了研究： 椎板半
8、切除对颈椎的 生物力学影响。基于完整 C4-C6 模型，建立了 C5 左侧椎板切除的有限元模型。 边界与加载条件为 C6 椎体下表面固定、C4 椎体上表面施加 1.8Nm 的生理载荷。 考察了椎板半切除后小关节的应力变化和 C4-C6 节段的稳定性。结果表明，半 椎板切除会引起相应节段小关节应力的显著增大，椎板切除对侧的小关节应力 增加更大；半椎板切除术对颈椎的稳定性不会造成大的影响。 多节段椎板切 除对颈椎的生物力学影响。基于完整 C2-C7 模型，分别建立了一节段(C5)、二 节段(C4-C5)、三节段(C4-C5-C6)椎板连同相关韧带的切除模型。边界与加载条 件为 C7 椎体下表面固定
9、、C2 椎体上表面施加 1.5Nm 的生理载荷。考察了椎板 切除后颈椎的整体刚度、节间稳定性、椎体表面应力、椎间盘应力的变化。结 果显示，颈椎的节间稳定性会受到较大的不利影响，整体刚度会随着切除节段 的增多而降低；椎体前后缘应力、椎间盘应力明显增大处多数发生在椎板切除所在椎或相邻椎。 头颈睡姿对颈椎的生物力学影响。利用所建头+全颈椎有 限元模型，采用 C7 椎体下表面固定、头及各椎体施加重力载荷的边界与加载条 件，考察头颈在仰卧与侧卧睡姿下，不同头部重心高度时，椎体、间盘、椎弓 根、钩突等处的应力状况。结果表明，头部重心的位移越大，各部位的应力值 也越大；各模式下寰椎与枢椎部位的应力都比较小，
10、应力较大部位均出现在下 颈椎。 颈椎是人体几何特性和运动特性最为复杂，也是人体最容易受到伤害的部分之 一。退行性变引起的增生、骨赘、椎间盘脱水等常常是引起老龄者颈椎疾患的 主要原因。目前，利用有限元法对颈椎进行生物力学研究通常是基于正常的颈 椎结构，而对于具有退变特征的颈椎建模还未见报道。该文针对前人工作的不 足，建立了带有退变特征的 C4-C6、C2-C7、头+全颈椎三维有限元模型，并对 所建模型进行了有效性验证。认为，模型能够较好地模拟颈椎的生物力学特性。 应用验证有效的颈椎模型，在以下几方面进行了研究： 椎板半切除对颈椎的 生物力学影响。基于完整 C4-C6 模型，建立了 C5 左侧椎板
11、切除的有限元模型。 边界与加载条件为 C6 椎体下表面固定、C4 椎体上表面施加 1.8Nm 的生理载荷。 考察了椎板半切除后小关节的应力变化和 C4-C6 节段的稳定性。结果表明，半 椎板切除会引起相应节段小关节应力的显著增大，椎板切除对侧的小关节应力 增加更大；半椎板切除术对颈椎的稳定性不会造成大的影响。 多节段椎板切 除对颈椎的生物力学影响。基于完整 C2-C7 模型，分别建立了一节段(C5)、二 节段(C4-C5)、三节段(C4-C5-C6)椎板连同相关韧带的切除模型。边界与加载条 件为 C7 椎体下表面固定、C2 椎体上表面施加 1.5Nm 的生理载荷。考察了椎板 切除后颈椎的整体刚
12、度、节间稳定性、椎体表面应力、椎间盘应力的变化。结 果显示，颈椎的节间稳定性会受到较大的不利影响，整体刚度会随着切除节段 的增多而降低；椎体前后缘应力、椎间盘应力明显增大处多数发生在椎板切除 所在椎或相邻椎。 头颈睡姿对颈椎的生物力学影响。利用所建头+全颈椎有 限元模型，采用 C7 椎体下表面固定、头及各椎体施加重力载荷的边界与加载条 件，考察头颈在仰卧与侧卧睡姿下，不同头部重心高度时，椎体、间盘、椎弓 根、钩突等处的应力状况。结果表明，头部重心的位移越大，各部位的应力值 也越大；各模式下寰椎与枢椎部位的应力都比较小，应力较大部位均出现在下 颈椎。 颈椎是人体几何特性和运动特性最为复杂，也是人
13、体最容易受到伤害的部分之 一。退行性变引起的增生、骨赘、椎间盘脱水等常常是引起老龄者颈椎疾患的 主要原因。目前，利用有限元法对颈椎进行生物力学研究通常是基于正常的颈 椎结构，而对于具有退变特征的颈椎建模还未见报道。该文针对前人工作的不 足，建立了带有退变特征的 C4-C6、C2-C7、头+全颈椎三维有限元模型，并对 所建模型进行了有效性验证。认为，模型能够较好地模拟颈椎的生物力学特性。 应用验证有效的颈椎模型，在以下几方面进行了研究： 椎板半切除对颈椎的 生物力学影响。基于完整 C4-C6 模型，建立了 C5 左侧椎板切除的有限元模型。 边界与加载条件为 C6 椎体下表面固定、C4 椎体上表面
14、施加 1.8Nm 的生理载荷。 考察了椎板半切除后小关节的应力变化和 C4-C6 节段的稳定性。结果表明，半 椎板切除会引起相应节段小关节应力的显著增大，椎板切除对侧的小关节应力 增加更大；半椎板切除术对颈椎的稳定性不会造成大的影响。 多节段椎板切 除对颈椎的生物力学影响。基于完整 C2-C7 模型，分别建立了一节段(C5)、二 节段(C4-C5)、三节段(C4-C5-C6)椎板连同相关韧带的切除模型。边界与加载条件为 C7 椎体下表面固定、C2 椎体上表面施加 1.5Nm 的生理载荷。考察了椎板 切除后颈椎的整体刚度、节间稳定性、椎体表面应力、椎间盘应力的变化。结 果显示，颈椎的节间稳定性会
15、受到较大的不利影响，整体刚度会随着切除节段 的增多而降低；椎体前后缘应力、椎间盘应力明显增大处多数发生在椎板切除 所在椎或相邻椎。 头颈睡姿对颈椎的生物力学影响。利用所建头+全颈椎有 限元模型，采用 C7 椎体下表面固定、头及各椎体施加重力载荷的边界与加载条 件，考察头颈在仰卧与侧卧睡姿下，不同头部重心高度时，椎体、间盘、椎弓 根、钩突等处的应力状况。结果表明，头部重心的位移越大，各部位的应力值 也越大；各模式下寰椎与枢椎部位的应力都比较小，应力较大部位均出现在下 颈椎。 颈椎是人体几何特性和运动特性最为复杂，也是人体最容易受到伤害的部分之 一。退行性变引起的增生、骨赘、椎间盘脱水等常常是引起
16、老龄者颈椎疾患的 主要原因。目前，利用有限元法对颈椎进行生物力学研究通常是基于正常的颈 椎结构，而对于具有退变特征的颈椎建模还未见报道。该文针对前人工作的不 足，建立了带有退变特征的 C4-C6、C2-C7、头+全颈椎三维有限元模型，并对 所建模型进行了有效性验证。认为，模型能够较好地模拟颈椎的生物力学特性。 应用验证有效的颈椎模型，在以下几方面进行了研究： 椎板半切除对颈椎的 生物力学影响。基于完整 C4-C6 模型，建立了 C5 左侧椎板切除的有限元模型。 边界与加载条件为 C6 椎体下表面固定、C4 椎体上表面施加 1.8Nm 的生理载荷。 考察了椎板半切除后小关节的应力变化和 C4-C6 节段的稳定性。结果表明，半 椎板切除会引起相应节段小关节应力的显著增大，椎板切除对侧的小关节应力 增加更大；半椎板切除术对颈椎的稳定性不会造成大的影响。 多节段椎板切 除对颈椎的生物力学影响。基于完整 C2-C7 模型，分别建立了一节段(C5)、二 节段(C4-C5)、三节段(C4-C5-C6)椎板连同相关韧带的
