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文檔簡介
1、目的:基于患者頸椎CT骨三維成像數(shù)據(jù),使用計算機仿真技術(shù),設(shè)計個體化頸椎椎間融合器,并通過三維有限元法進行驗證分析其即刻穩(wěn)定性及防下沉性能,探討頸椎椎間融合器個體化設(shè)計的可能性。
方法:提取患者的頸椎C T骨三維數(shù)據(jù),通過Mimics16.0(試用版)建立感興趣的頸5、頸6椎體及其椎間隙結(jié)構(gòu)的3D幾何模型,在此基礎(chǔ)上使用SolidWorks201364 bit設(shè)計個體化頸椎椎間融合器(個體化Cage),再導(dǎo)入Geomagic
2、studio201264bit構(gòu)建NUBRS曲面片,借助Hypermesh V12.0劃分網(wǎng)格,最后在ABAQUS6.16(試用版)中分兩組模型分別進行加載,進行頸椎運動三維有限元模擬分析得出軸向壓縮位移數(shù)據(jù)及應(yīng)力、位移分布圖,了解個體化Cage的即刻穩(wěn)定性及防下沉性能。
結(jié)果:本文有限元模型在軸向壓縮位移模擬上的預(yù)測結(jié)果與體外實驗數(shù)據(jù)及學(xué)者們所建模型的預(yù)測結(jié)果無明顯差異(P>0.05),而頸椎運動范圍角度模擬失真(P<0.0
3、5)。個體化Cage植入后,頸6椎體(C6)在軸向壓縮、前屈、后伸及側(cè)彎的運動下,軸向壓縮位移均明顯減少,C6皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨強度值均得到提升(P<0.05)。頸椎前屈、后伸及側(cè)彎運動時剛度值增高明顯(P<0.05),而在軸向壓縮運動時剛度值無明顯增加(P>0.05)。個體化Cage植入后,各結(jié)構(gòu)在各頸椎運動中的最大Von-Mises應(yīng)力均較前明顯提升(P<0.05)。應(yīng)力云圖分析中見C5、C6及個體化Cage均有應(yīng)力集中區(qū)域,其壓縮位移
4、波動于0.03-0.11mm之間。
結(jié)論:1.本文基于頸椎C T骨三維成像數(shù)據(jù),通過Mimics、Geomagic及Hypermesh軟件重建的C5椎體、C6椎體及其椎間隙結(jié)構(gòu)的三維有限元模型具有良好的仿真性能,可用于生物力學(xué)的模擬分析。2.本文通過計算機仿真技術(shù)設(shè)計了個體化Cage,利用三維有限元法進行其即刻穩(wěn)定性及防下沉性能分析,結(jié)果顯示個體化Cage具有即刻穩(wěn)定性及良好的防下沉性能,提示基于頸椎CT骨三維成像數(shù)據(jù)個體化C
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