脊柱侧凸三维有限元模型的建立及其意义
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国家自然科学基金(30571888)


Three-dimensional finite element model of the scoliotic spine for biomechanical study of scoliosis
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    目的建立胸腰段脊柱侧凸的三维有限元模型。方法螺旋CT扫描脊柱侧凸患者T6椎体上缘至L1椎体下缘,所得图片经Photoshop处理后导入Simpleware软件,采用实体建模方法构建出每一椎体及椎间盘的实体模型,经过逆向工程软件Geomagic光滑、组装后导入有限元分析软件ABAQUS,进行网格划分建成脊柱侧凸的有限元模型。结果所建模型共划分了232315个单元,356830个节点,模型结构完整,单元划分精细,外观逼真,几何相似性好,能精确测量一定载荷下的应力和位移分布。结论本研究所建有限元模型有助于脊柱侧凸的生物力学研究,对于脊柱侧凸的治疗及个性化矫形支具的设计具有指导意义。

    Abstract:

    Objective To develop a three-dimensional (3-D) finite element (FE) model of the scoliotic spine. Methods The T6L1 spinal segment of a scoliosis patient was scanned by CT, and CT images were used to generate a geometrical model of the scoliotic spine using Simpleware and Geomagic software. A 3-D FE model was subsequently created and analyzed using ABAQUS. Results The 3-D geometrical model of the scoliotic spine resembled the actual spinal segments. Consisting of 232,315 elements and 356,830 nodes, the FE model could accurately determine vertebral stress and displacement distribution due to a load. Conclusion The 3-D FE model may be used for biomechanical study of scoliosis.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

余慧琴,顾苏熙,李明,丁祖泉,杨晓明,方秀统.脊柱侧凸三维有限元模型的建立及其意义[J].医用生物力学,2008,23(2):136-139

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