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《山西医科大学》 2008年
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颈椎(C0-C3)有限元模型建立及枢椎Hangman骨折生物力学有限元分析

梁凯恒  
【摘要】: 目的:①建立上颈椎的有限元模型( C0-C3 ),并验证有效性;②通过模型对Hangman骨折进行有限元分析。 方法:选取一名健康成年男性例行体检资料,于山西省人民医院影像科利用德国SIEMENS公司的Somatom Sensation64超高速64层螺旋CT机,以层厚0.6mm进行连续颈部扫描得到的断层数据图片,以DICOM格式输出并保存,导入到医学三维重建软件MIMICS中进行处理,得到模型的表面,以LIS格式导入到ANSYS ICEM CFD8.0前处理软件中,经过光滑处理,生成三维实体,并确定单元类型赋予材料属性。得到上颈椎模型骨性结构的实体。依据文献资料及参考CT结果对上颈椎软组织进行建模,包括椎间盘、小关节和主要韧带结构。在模拟生理载荷下测定模型各节段(C0-1, C1-2, C2-3)的三维运动范围,所得结果与文献体外生物力学实验结果进行对比,验证所建颈椎有限元模型的有效性。通过对上颈椎有限元模型加载前屈、后伸、压缩、牵张暴力的方法模拟临床上常见的导致Hangman骨折的暴力作用方式,对加载结果进行分析研究,探讨Hangman骨折的损伤机制。 结果:1.建立了一个较为详尽的上颈椎有限元模型,模型验证有效。2.①在纵向牵张载荷作用下,寰椎前部、寰枢外侧关节、C2-3椎体间、C2-3小关节、C3椎板棘突部分所受应力较为集中,枢椎峡部未见明显应力集中。②在纵向压缩载荷作用下,应力由上颈椎前上到后下部逐渐降低,其中应力最大处位于寰椎前弓,其次为寰枢关节、枢椎椎体、C3椎体,而枢椎以下的后柱结构所受应力相对较小。③在过伸力矩作用下,寰椎侧块、侧块与后弓交界部、寰椎后弓结节;枢椎上关节面、峡部、下关节突部分以及前纵韧带是应力集中的部位。④在过屈力矩作用下,上颈椎前部、枕寰关节、后弓、寰椎后弓结节、枢椎棘突、峡部、下关节突为应力相对集中处。 结论:1.构建C0-C3三维有限元模型,包括C0-C3椎骨、椎间盘、小关节及主要的韧带。并验证了模型的有效性。 2.过伸和过屈暴力应是导致Hangman骨折的两个主要的致伤机制,而轴向牵张和压缩暴力不直接导致枢椎峡部应力增大,不是直接的致伤力。
【学位授予单位】:山西医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:R683.2;R318.01

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