T12～L1椎体有限元模型的建立及其爆裂骨折的有限元分析

摘要

目的:建立T12～L1椎体三维有限元模型,并应用该模型探讨T12椎体在动态垂直方向冲击负荷下的胸腰结合部爆裂骨折的机制.方法:对1名例行体检的健康成年男性进行CT扫描,得到的数据图片以DICOM格式输出并保存,导入医学三维重建软件MIMICS中进行处理,生成三维实体,并确定单元类型赋予材料属性,然后将实体模型导入ANSYS 10.0有限元软件中.生成胸腰椎三维有限元模型.模型验证后,通过对T12椎体顶部预置的、密度均匀的、坚硬的板块上施加垂直方向上的冲击负荷.分析椎体的应力分布,探讨胸腰椎爆裂骨折的机制.结果:垂直方向上施加载荷后,T12 椎体会产生震动;达到最大载荷时,终板会嵌入椎体里,终板的中心部位承受最大应力,应力集中于相应的与终板连接的松质骨的中心部位.结论:垂直方向上施加的载荷达到最大时,终板会嵌入椎体里,终板的中心部位承受最大应力.应力集中于相应的与终板连接的松质骨的中心部位,这可能证实了一种假设:终板核心物质进入椎体.继续进入使得松质骨的脂肪和骨髓被挤出来.当进入椎体的速度大于脂肪和骨髓被挤出的速度时,椎体会突破前方和后方的皮质骨发生爆裂.突发的后皮质骨折,紧接着短暂的碎片进入脊椎管的位置会比最终观察到的位置要深.因为在爆裂的过程中,碎片会退出椎体.