非限制性人工椎间盘假体植入三维有限元模型的建立

作     者：郑圣鼐 韩廷成 姚庆强 王黎明 金成哲 唐城 胡文浩 魏波 杜小涛 

作者机构：南京医科大学附属南京医院骨科江苏南京210006 盐城市中医院骨科江苏盐城223210 

基　　金：南京医科大学科技发展基金面上项目(2010NJMU059) 南京市医学科技发展项目(QYK11174) 南京市卫生青年人才培养工程 

出 版 物：《南京医科大学学报（自然科学版）》 (Journal of Nanjing Medical University(Natural Sciences))

年 卷 期：2013年第33卷第8期

页      码：1155-1160页

摘      要：目的:建立非限制性人工椎间盘假体(NAD)及腰椎L4～L5活动节段高精度三维有限元(FE)模型,拟为生物力学实验研究提供标准数学模型。方法:在Auto CAD中设计NAD假体,基于CT数据通过Mimics建立腰椎L4～L5节段三维模型,将NAD模型放置于L4～L5椎间盘,数据导入Abaqus采用有限元装配技术转换成有限元模型。观察NAD置换后FE模型的模拟单元、节点及构成组件。采用轴向负荷400 N以模拟L4～L5节段正常的中立位负荷,采用轴向负荷400 N及10 N.m模拟后伸负荷,验证所建立模型的科学性。结果:建立了非限制性人工椎间盘假体放置于腰椎L4～L5活动节段高精度三维有限元模型,包括:腰椎L4～L5活动节段FE模型34 123个节点及162 858个单元,其中椎体161 679个四面体单元,椎间盘、终板共1 053个六面体单元,韧带、关节囊、纤维共126个Link单元;NAD的FE模型1 583个节点及4 927个单元,其中终板共1 053个六面体单元,髓核3 724个六面体单元。力学测试显示中立位负荷及后伸负荷时所建立FE模型力学分布与现有结果一致。结论:通过计算机辅助设计可以自动化程度较高的方法建立高精度NAD假体有限元模型,Mimics通过基于阈值算法及参数化建模提供精确腰椎活动节段模型,两者可以基于有限元装配技术转换成有限元模型,该模型可用于脊柱生物力学的进一步研究。

主 题 词：有限元 腰椎 人工椎间盘 非限制性人工椎间盘 生物力学 

学科分类：1002[医学-临床医学类] 100210[100210] 10[医学] 

D　O　I：10.7655/NYDXBNS20130827

馆 藏 号：203138072...