中国老年女性腰椎有限元模型建立与验证分析

摘要

本文基于60岁无腰部退变临床症状的中国女性的CT扫描数据,建立具有精确骨骼几何及详细推间盘解剖学结构的L1-S1腰推段有限元模型.参考腰推生物材料实验数据及相关老年女性腰推文献研究结果,获取腰推各部分组织的材料参数,分别在未预加载应力条件下对模型进行准静态弯曲-伸展、侧向弯曲与轴向旋转验证、以及预加载1200N应力条件下L1-2、L2-3、L3-4、14-5、L5-S1推间盘压缩量的验证.结果显示,腰推L1/S1、L1-2、L2-3、L3-4、14-5、L5-S1在未预加载应力条件下,准静态弯曲-伸展的仿真数据分别为51.43°、8.59°、7.86°、10.34°、12.07°、13.78°;侧向弯曲的仿真数据分别为44.21°、9.18°、7.17°、6.81°、8.68°、12.30°;轴向旋转的仿真数据分别为11.25°、2.81°、2.34°、1.38°、2.55°、1.51°;在预加载1200N应力条件下,L1-2、L2-3、L3-4、L4-5、L5-S1推间盘压缩量的仿真数值分别为1.56mm、1.83mm、0.74mm、1.16mm、1.92mm;腰推L1-S1段在四种仿真工况下数值均与实验数值吻合良好.结论表明:该模型能较好地反映60老年女性腰推段在准静态弯曲-伸展、侧向弯曲、轴向旋转以及预加载荷情况下的生物力学特性,具有较高的生物逼真度.