陈浩，张锦洪，贺增良

（东南大学附属第二医院骨科，江苏南京210003）

脊柱胸腰段三维有限元模型的建立与验证

陈浩，张锦洪，贺增良

（东南大学附属第二医院骨科，江苏南京210003）

目的：建立正常脊柱胸腰段三维有限元模型并验证其有效性。方法：选择一位健康成人志愿者，通过CT扫描获得胸腰段数据，Mimics 10.01软件生成T12-L2椎骨三维模型，Geomagic 11.0、UG 7.0生成三维实体模型，Hypermesh 10.0划分网格，并建立椎间盘、韧带等结构，Abaqus6.9.1加载求值，施加500 N垂直压缩力，7.5 Nm的前屈、后伸、左右侧屈及左右轴向旋转力矩，分三个载荷步（2.5、5.0和7.5 Nm）施加，观察T12-L2节段运动范围。结果：建立了正常人胸腰段三维有限元模型，整个模型共90 014个单元，158 684个节点。对模型进行前屈、后伸、左右侧屈和左右旋转作用，T12-L2节段的力矩 旋转角度曲线与文献体外实验数据基本吻合。结论：本实验建立的正常脊柱胸腰段三维有限元模型有效，可进行进一步的生物力学实验研究。

胸腰椎；有限元；生物力学

脊柱胸腰段骨折约占脊柱骨折的30%～60%，其中相当一部分患者需要手术治疗，包括前路、后路及前后路联合等手术方式［1－3］。众多学者从生物力学的角度对这些不同手术方法进行研究，然而，传统生物力学研究方法如电测法、光弹法等，很难取得全域性信息。本课题组通过建立脊柱胸腰段的有限元模型并对其有效性进行验证，以期为胸腰段骨折不同手术方式的进一步研究提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 三维有限元模型的建立

选一名健康男性志愿者（年龄27岁，身高172mm，体质量68 kg）为研究对象，X线检查排除脊柱病变。……