翁剑波，胡辉莹

(1.南方医科大学，广东 广州 510515；2.广州军区广州总医院附属157医院，广东 广州 510510)

人体胸廓三维有限元模型的建立过程和应力分布特点

翁剑波1,2，胡辉莹2

(1.南方医科大学，广东 广州 510515；2.广州军区广州总医院附属157医院，广东 广州 510510)

目的 探讨人体胸廓三维有限元模型的建立过程和应力分布特点，以证实三维有限元模型的可靠性，为心肺脑复苏急救时胸外按压机制和效果提供生物力学依据。方法胸部多层螺旋CT扫描辅助下成功建立人体胸廓三维有限元男女模型各一个，模拟垂直胸外按压，分析人体胸廓三维有限元模型的各部位胸廓位移和应力特点。结果成功建立脊柱、锁骨、肋骨和胸骨等胸廓结构的三维有限元模型，男/女共741 006/760 816个节点，男/女共316 034/326 785个单位。参照CT影像学特点将人体胸廓三维有限元模型分为6种材料性质。模拟垂直胸外按压，向下移位最大的胸廓部位为胸骨，应力主要分布于肋骨最后部位。静态加载时，胸骨位移恒定情况下，男性所需外力明显大于女性，两者比较差异具有统计学意义(P＜0.05)。胸骨第4、5肋间、第5、6肋间达到相同位移时需要较小的外力，与胸骨3、4肋间比较差异具有统计学意义(P＜0.05)。动态加载达到相同位移时所需外力较静态加载大，且随着频率增大，胸廓实际所承受的载荷逐渐减小，在80～100次/min时，相同外力作用下胸骨位移增加，但在110次/min时胸骨位移下降。结论建立人体胸廓三维有限元模型需提供精准的胸廓组织结构信息，为人体胸廓体外按压提供生物力学依据。……