骨质疏松性腰1椎体有限元模型的建立和应力分析

目的:建立不同载荷下骨质疏松性椎体骨折的有限元模型,研究载荷条件与骨折部位的关系,预测骨折方式.方法:将志愿者T12-L2椎体CT数据导入Mimics软件,建立L1椎体有限元模型,然后导入3-Matic软件建立皮质骨和松质骨模型,再导入Ansys Workbench软件,分别赋予骨质疏松材料属性并划分网格.对模型施加五种不同的载荷,模拟椎体骨折.结果:椎体与皮质骨形变一致,皮质骨较松质骨形变值更大(P=0.042<0.05).所有载荷中,垂直压力产生最大形变值,扭转载荷最小.压缩负荷导致椎体上终板和椎体中心形变最大,方向向下;前屈、后伸和侧弯均导致椎体前柱周围形变最大,向载荷方向形变,也导致椎体高度丢失;扭转导致椎体前缘形变最大.结论:本研究预测在骨质疏松性椎体骨折情况下,椎体皮质骨较松质骨先发生骨折;垂直压力最容易引发椎体骨折;垂直压力可造成椎体压缩骨折;前屈、后伸和侧弯均可造成椎体爆裂骨折;扭转可造成椎体前缘骨折.