脊柱保护器对腰椎保护的有限元分析

[目的]应用三维有限元方法研究垂直加载状态下脊柱保护器对腰椎的保护作用.[方法]构建腰椎有限元模型和脊柱保护器有限元模型,将上述模型进行材料参数赋值.根据设定条件对研究对象进行垂直载荷的力学仿真试验,运算获得腰椎有限元模型的目标单元应力、应变.[结果]腰椎受垂直载荷条件下从接触瞬间到应力峰值过程中应力、应变随时间变化逐渐增大,两组比较L5椎体皮质骨承受等效应力最大,试验组为170 MPa,对照组为192 MPa.L2椎体松质骨承受等效应力最大,试验组为5.01MPa,对照组为5.79 MPa.且L2椎体出现最大压缩主应变,试验组为2.66％,对照组为5.63％.统计分析,对照组与试验组的腰椎各节段皮质骨与松质骨应力均值比较,P＜ 0.05,差异有统计学意义.腰椎除第三节段压缩主应变P值为18.3,其余节段P＜0.05,差异有统计学意义.[结论]脊柱保护器可以明显减少垂直坠地时腰椎椎体所受的应力,分担载荷,对腰椎具有保护作用.