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中南大学学报（医学版）J Cent South Univ (Med Sci)2019, 44(5) 507脊髓型颈椎病患者三维有限元模型的构建与生物力学分析谭蓓1,2，李娜1，冯智超1，颜海雄1，容鹏飞1，王维1(1. 中南大学湘雅三医院放射科，长沙 410013；2. 南华大学附属第二医院放射科，湖南 衡阳 421001)[摘要] 目的：构建颈部三维有限元模型(finite element model，FEM)，初步分析脊髓型颈椎病(cervical spondylotic myelopathy，CSM)患者与对照者颈部生物力学的差异，为CSM发病机制的研究提供生物力学依据。
方法：以1名CSM 患者作为力学模拟实验对象进行三维CT扫描，并构建颈部三维FEM依照患者的年龄、性别、身高、体重等参数选取本团队已有的健康颈部三维FEM作为对照，比较患者和对照者在颈椎正常受力情况下椎体、椎间盘、韧带及脊髓的应力差异，以及后仰伸运动后最大应力的差异。
结果：成功构建CSM患者及对照者FEM模型，并进行力学分析，CSM患者颈椎椎体受力差异C 5~C 6节段最明显，对照者和患者的最大应力部位均在椎体前缘，CSM患者椎体前缘的最大应力小于对照者；CSM患者椎间盘应力分布不均匀，最大应力部位集中在椎间盘底部后缘的两侧；CSM患者各韧带的应力分布不均匀，其中后纵韧带应力最大。
CSM患者颈椎在后仰伸运动时范围受限。
结论：CSM患者相对于对照者可能存在颈部椎体、椎间盘及韧带受力平衡的改变和颈椎运动范围的受限，这可能与CSM力学发病机制相关。
[关键词] 脊髓型颈椎病；有限元模型；X射线计算机体层摄影Construction of three-dimensional finite element model and biomechanical study on patient with with cervicalspondylotic myelopathyTAN Bei 1,2, LI Na 1, FENG Zhichao 1, YAN Haixiong 1, RONG Pengfei 1, WANG Wei 1(1. Department of Radiology, Third Xiangya Hospital, Central South University, Changsha 410013, China; 2. Department of Radiology, Second Affiliated Hospital, University of South China, Hengyang Hunan 421001)ABSTRACT Objective: To establish a three-dimensional finite element model (FEM) of the neck, to analyzethe differences in neck biomechanics between patient with cervical spondylotic myelopathy (CSM) and healthy subject and to provide biomechanics basis for the pathogenesis of CSM.Methods: A patient with CSM was enrolled in a mechanical simulation experiment. Three-dimensional CT scan was performed, and three-dimensional FEM of the neck was constructed.收稿日期(Date of reception)：2018-12-16第一作者(First author)：谭蓓，Email: 253583826@, ORCID: 0000-0003-2399-4960通信作者(Corresponding author)：容鹏飞，Email: rongpengfei66@, ORCID: 0000-0001-5473-1982基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金(81771827, 81471715)。
基于 CT和 MRI数据建立人脊柱腰段三维有限元模型庞胤;赵长义;刘建辉;任国山【期刊名称】《中国民康医学》【年(卷),期】2015(27)14【摘要】目的：：本研究旨在利用CT及MRI图像DICOM数据对正常人脊柱腰段主要结构进行三维重建，然后对模型进行网格划分和材料属性设定使其成为有限元模型并验证模型的有效性。
方法：选取一健康成年男性志愿者进行CT和MRI扫描采集数据，以DICOM格式存储入可读写光盘。
利用Mimics14.0软件依据CT数据重建L1~L5椎骨及骶骨上部的三维模型，依据MRI数据重建L1~L5椎间盘髓核的三维模型。
将所建模型导入Geomagic12.0软件中对位组装，并生成椎间盘模型和韧带模型。
将所有模型导回Mim-ics14.0中组装并自动划分面网格和体网格。
将模型导入Ansys13.0中设定材料属性，重划网格，设置接触关系，对第五腰椎椎体和下关节突关节面进行约束。
在Ansys13.0中对模型的L4~L5节段分级加力验证模型有效性。
结果：建立了人脊柱腰段的三维模型及有限元模型，包含L1~L5的椎骨、5个椎间盘、骶骨上端、前纵韧带、后纵韧带等重要结构。
该模型与脊柱标本相比具有较高相似性且可以进行有限元力学分析。
结论：基于CT、MRI图像DICOM数据通过Mimics14.0、Geomagic12.0和Ansys13.0软件可以重建出人体脊柱腰段的椎骨、椎间盘等结构的三维模型和有限元模型。
三维模型解剖结构相符度高，有限元模型准确有效，可以用于有限元分析。
【总页数】1页(P119-119)【作者】庞胤;赵长义;刘建辉;任国山【作者单位】沧州医学高等学校解剖教研室，河北沧州 061001;河北医科大学解剖教研室，河北石家庄 050017;沧州医学高等学校解剖教研室，河北沧州061001;河北医科大学解剖教研室，河北石家庄 050017【正文语种】中文【相关文献】1.基于CT图像下颈椎C4-C6节段三维有限元模型的建立及验证2.基于CT图像的侧凸脊柱胸腰段及骶骨整体三维有限元模型的建立3.脊柱腰段有限元模型建立及压缩性骨折模拟4.基于CT精细扫描构建人体胸腰段脊柱三维有限元模型的方法及意义5.人类腰段脊柱三维有限元模型的建立因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
人工全膝关节置换术后胫骨侧有限元模型的建立赵斌修;王坤正;王春生;田振兴;陈晓亮【摘要】Objective To establish digital tibial model contained tibial side prosthesis for mechanical analysis.Methods normal adult tibia CT scan data input into the image workstation and processed by softwareMimicsl0.0 and ANSYS11.0 to built a tibial digital model ,using Pro/E software to build 6 tibial prosthesis digital model of different handle shape and the digital model of polyethylene pads and of bone cement ,all the models mentioned above be assembled. Results a postoperative tibial side digital model of TKR be obtained. Conclusion The model is more realistically to simulate the actual tibial side situation postoperative total knee replacement ,it is a good foundation for further mechanical analysis.%目的建立膝关节置换术后胫骨侧假体的数字几何模型,为进行相关力学分析奠定基础.方法将正常成人胫骨上段CT扫描数据导入图像工作站、以Mimics10.0与ANSYS11.0软件处理建立数字化模型,以ProE软件建立6种不同柄体形状的胫骨假体以及高分子聚乙烯垫、骨水泥的数字模型,将上述模型进行组装.结果通过该技术可以成功建立膝关节置换术后胫骨及6种不同形状胫骨假体数字模拟.结论本研究模型更加真实地模拟了膝关节置换术后的胫骨侧实际情况,为进一步力学分析奠定良好基础.【期刊名称】《实用骨科杂志》【年(卷),期】2011(017)003【总页数】3页(P229-231)【关键词】膝关节置换;胫骨;假体;模型【作者】赵斌修;王坤正;王春生;田振兴;陈晓亮【作者单位】南京医科大学附属淮安第一医院骨科,江苏,淮安,223300;西安交通大学第二医院骨一科,陕西,西安,710004;西安交通大学第二医院骨一科,陕西,西安,710004;西安交通大学第二医院骨一科,陕西,西安,710004;西安久和能源科技有限公司,陕西,西安,710008;青岛大学医学院附属医院骨科,山东,青岛,266003【正文语种】中文【中图分类】R687.4+2有限元分析(finite elements analysis,FEA)是随着计算机技术进步而逐渐发展起来的一种数字模拟研究方法,其优点为省时快捷,费用低廉,应用面广,适应性强,可以反复应用,无损耗,能够通过模拟分析方法研究经典实验法所不能研究的工况,得到客观实体实验法所难以得到的实验结果,目前已经成为研究人体生物力学的最常用的分析工具。
建立正常人C_(2～7)的三维有限元模型程永耿;王新伟;袁文【期刊名称】《中国组织工程研究与临床康复》【年(卷),期】2010(14)17【摘要】背景:随着计算机技术的发展,颈椎生物力学研究不再局限于动物或人体尸体实验,计算机模型可以进行更准确的生物力学研究。
目的:在已有研究的基础上,建立人体C2～7三维有限元模型,以期为颈椎前路分节段减压融合的生物力学研究提供参考数据。
方法:选择1名28岁健康男性志愿者为观察对象,无明显的颈椎病史,扫描前先拍摄颈椎正侧位、斜位、过伸过屈位X射线片以排除颈椎病变。
首先根据志愿者CT扫描图片,采用计算机辅助设计数据处理技术,输入相关的材料特性,构建C2～7三维有限元模型。
模型重建采用先进的Geomagics系统,可以准确模拟颈椎结构,有限元部分则采用广泛使用的ANSYS系统。
其次在1.8N?m作用力下,观察节段运动与力-位移反应,并与国外的实验结果对比,在前屈、后伸、侧弯和旋转等4种工况(载荷状态)下对模型进行验证。
结果与结论:整个模型包括C2～7六个椎体、C2/3～6/7五个椎间盘以及后部结构与主要韧带,共有23348个节点和215749个单元。
在模拟外力的作用下,模型前屈、后伸、侧弯和旋转工况下的颈椎活动度与以往实验模型结果数据基本吻合。
提示所建立的颈椎有限元模型可以模拟颈椎生物力学实验,进行生物力学分析。
【总页数】4页(P3058-3061)【关键词】有限元模型;颈椎;生物力学;螺旋CT;计算机辅助设计;数字化骨科【作者】程永耿;王新伟;袁文【作者单位】青岛市第八人民医院骨科;上海长征医院骨科【正文语种】中文【中图分类】R318【相关文献】1.正常人髋臼-软骨-股骨头三维有限元模型的建立 [J], 展影;雷新玮;王鹏林;张春秋;祁吉2.基于CT图像和逆向工程方法建立正常人体腰椎三维有限元模型 [J], 郝剑;朴哲;李继海;李瓦里;牟广韬;蒿俊行;沈忆新;牛文鑫3.建立正常人C2～7的三维有限元模型 [J], 程永耿;王新伟;袁文4.基于正常人体资料建立胸腰椎多椎体压缩性骨折三维有限元模型 [J], 贾宏禹;李孝林;吕志鹏5.基于正常人体资料建立胸腰椎单椎体压缩骨折三维有限元模型的方法与意义 [J], 李孝林;任伯绪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
髓核摘除后腰椎间盘力学行为的有限元仿真崔捷;杨秀萍;陈方舟;赵忠海;朱阳辉;王琪【期刊名称】《中国民康医学》【年(卷),期】2018(030)006【摘要】目的:研究摘除髓核对腰椎间盘承受载荷时力学性能的影响.方法:选择一成人志愿者,对其进行CT扫描得到DICOM格式的图像.使用Mimics、Geomagic Studio、Solidwork和Abaqus软件对图像进行后处理,获得L4～L5节段有限元模型.通过模仿人体正常站立时的腰椎间盘受力情况对有限元模型进行加载,比较髓核摘除前后纤维环的受力状态.结果:髓核摘除后,纤维环承受的应力大于摘除前,且最大Mises应力集中在纤维环背侧.结论:髓核摘除后,腰椎间盘力学行为会发生改变,退变风险会增大.【总页数】3页(P1-2,6)【作者】崔捷;杨秀萍;陈方舟;赵忠海;朱阳辉;王琪【作者单位】天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384;天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心;天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津 300384;天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心;天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津 300384;天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津 300384;天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384;天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384【正文语种】中文【中图分类】R318.01【相关文献】1.腰脊神经后支阻滞治疗腰椎间盘髓核摘除术后腰痛患者 223例 [J], 童斌辉;田京;靳安民;张辉2.经侧后路椎间孔镜下椎间盘髓核摘除术与传统后路椎间开窗髓核摘除术治疗腰椎间盘突出症的手术效果比较 [J], 周凯; 贺中原; 唐可; 权正学3.腰椎内镜下髓核摘除术对不同退变程度邻近节段椎间盘生物力学影响的有限元分析 [J], 徐文强;张啸宇;王楠;蒋理;席志鹏;邓蓉蓉;王庚启;谢林4.经皮椎间孔镜下髓核摘除术治疗腰椎间盘突出症患者的手术效果及术后腰部活动功能评价 [J], 刘俊杰;李洪涛;谭曾德;廉永云5.腰椎间盘髓核摘除术后腰痛原因的探索 [J], 董力军;翁翔因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
