基于MRI圖像的人體腰椎節(jié)段三維有限元模型重建及分析.pdf

1、腰椎病變損傷是導致腰腿疼痛的主要原因之一，由于其發(fā)病原因很復雜，而且久難治愈，對人們正常的生活和工作產(chǎn)生了嚴重的影響。在臨床上，腰椎間盤突出不只是由于受壓所致，大部分原因是因為椎間盤內應力分布不均勻，局部應力集中纖維環(huán)破裂導致。通過對活體進行試驗測量以獲得腰椎間盤的應力應變及變形在臨床中是非常困難的，迄今為止人們還不能直接從活體上測量腰椎所受力的狀態(tài)，進而尋找出腰椎的損傷原因和傳遞力的過程。
　　 通過有限元與生物力學相結合的方

2、法建立的腰椎模型不但能模擬人體的脊錐外形，而且具有比較精確的解剖結構，還能模擬人體的各種運動方式，從而計算出相應運動情況下各個結構的受力情況。本文所建立的模型和計算在較好的表達腰椎解剖結構的同時，更能夠表示出腰椎間盤的應力應變變化特征，有助于深入了解各種腰椎損傷的成因并對診治手段加以改進，為腰椎段的手術圖像指導和仿真奠定了理論基礎。
　　 本課題采用醫(yī)學影像的方法，獲得原始數(shù)據(jù)，將MRI掃描得到的Dicom數(shù)據(jù)輸入逆向工程軟件S

3、impleware中進行圖像處理并優(yōu)化，通過補充建立終板，髓核，纖維環(huán)等結構，建立完整的腰椎三維有限元模型。設置椎體與椎間盤之間的接觸類型，通過對正壓、前屈、側彎、后伸等姿態(tài)多次的模擬計算，分析出腰椎在不同載荷下的應力應變分布規(guī)律及變形情況。
　　 通過有限元的應力應變場計算得出，腰椎間盤的生長進化與應力有關;椎弓根部的損傷不僅與腰椎高壓力負荷有關還與前屈后伸運動有關;重復性的前屈，會導致間盤壓力過大，可能會引發(fā)椎間盤突出癥。<