胸腰段骨质疏松性椎体压缩性骨折有限元模型的建立

目的 建立胸腰段骨质疏松性椎体压缩骨折的三维有限元模型,并验证其有效性.方法 采用64层螺旋CT机对1例女性L1椎体骨质疏松性压缩性骨折患者T11～L2椎体节段进行连续扫描,所得数据经Mimics 17.0、Geomagic Studio2013及SolidWorks2012等软件处理,采用实体建模的方法重建椎体三维图形,导入有限元软件ANSYS17.0进行设置材料属性、接触类型、模拟韧带、网格划分、边界条件和施加载荷等处理,构建胸腰段L1椎体骨质疏松性压缩性骨折有限元模型和无骨折的正常胸腰段椎体有限元模型.对无骨折的胸腰段骨质疏松性椎体有限元模型T11椎体垂直加载400 N直立载荷的同时,于T11椎体上表面施加方向分别是前屈、后伸、左侧弯和右旋转的力矩7.5 N/m,观察模型的角位移,验证模型的有效性.结果 成功构建胸腰段L1椎体骨质疏松性压缩性骨折有限元模型及无骨折的正常胸腰段椎体有限元模型,得到的模型与人体脊柱几何外形高度相似.无骨折的正常胸腰段椎体有限元模型T11椎体在前屈、后伸、左侧弯和右旋转4种载荷下的角位移分别为7.11°、5.09°、7.98°、3.77°,与既往报道相同边界条件和加载条件下的三维有限元分析实验和尸体生物力学实验中的角位移数据接近,与实际临床结果吻合.结论 成功构建了L1椎体骨质疏松性压缩性骨折有限元模型及无骨折的正常胸腰段椎体有限元模型,并验证了有限元模型的有效性.