成年猕猴C0-T1全颈椎有限元模型的建立及有效性验证

摘要

背景:猕猴与人类均属灵长类,其颈椎结构和生理功能及生存条件与人类十分相似,但目前对于猕猴全颈椎有限元分析的研究甚少.目的:建立成年猕猴C0-T1颈椎有限元模型及相关运动效能与人类颈椎的有限元模型之间进行对比研究,以发现其差异性.方法:选择7岁龄成年雄性猕猴1只,于2019年12月在内蒙古医科大学附属医院影像科行多层螺旋CT扫描,将其原始颈椎CT数据导入Mimics 21.0中初步建立三维模型,用Cero优化模型几何结构,得到其颈椎仿真三维模型.将装配模型导入Hypermesh行四面体网格化,划分颈椎各节段、椎间盘、韧带等组织网格;再利用Abaqus&ANSYS构建颈椎有限元模型,同时参考相关有限元模型文献进行有效性验证.结果 与结论:①成功建立猕猴颈椎三维(包含C0-T1及6个椎间盘、相关韧带)有限元模型,共536215单元、461915节点,模型整体仿真度高,细小结构进行了较高精度还原,具备较高的生物仿真性;②将该模型活动度与人类颈椎模型相关文献比较:前后屈伸均较正常成人小(P＜0.05)、左右侧弯C2-3、C3-4、C6-7节段小于文献标准差范围(P＜0.05),而轴向旋转与以往文献对比差异不大(P＞0.05);③说明猕猴颈椎有限元模型的运动效能与人类颈椎有限元模型存在较大的差异性,可为猕猴颈椎造模研究提供理论依据.