枕寰枢关节三维有限元模型的建立及其有效性验证

摘要：

目的 构建出包含枕骨、寰椎和枢椎以及韧带、关节囊的三维非线性有限元模型,并验证其有效性.方法利用1例青年男性枕颈部CT数据、Mimics软件建立完整枕寰枢三维几何模型,HyperMesh软件对模型完成实体网格划分,添加韧带及关节囊结构单元,生成完整的枕寰枢复合体三维有限元模型.再导入"ABAQUS"软件.进行边界条件约束及载荷设置,使模型产生前屈、后伸、左右侧屈及左右旋转6个方向的运动,计算力矩-角位移变化,并和Panjabi参考值对比.结果 我们所建立的枕寰枢关节有限元模型形态贴近真实标本,共有513601个单元.本模型在1.53 N·m载荷下得到的枕寰枢复合体活动度在 Panjabi估计参考值的95%内,且各个方向的运动学特征和新鲜尸体标本研究中所观察到的结果相符.结论 本研究建立的有限元模型骨骼结构几何形状高度逼真,各种材料属性设计均有文献支持.采用了具有二维结构的膜单元建立韧带和关节囊模型,进一步优化了模型的真实度,同时可以准确分析各韧带在寰枢关节不同运动状态下的应变及应力分布,这是以前的枕寰枢复合体三维有限元模型所不能达到的.特定载荷下的运动学验证说明我们所建立模型的前屈后伸、左右侧屈及左右旋转这些运动学特性,在生理范围应力下均与正常人体极为接近.

关键词：枕寰枢复合体、三维有限元、非线性、有效性

所属期刊栏目：24

分类号：R318.01(医用一般科学)

在线出版日期：2018-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：427-430