CT数据建立12岁儿童全颈椎有限元模型及有效性验证

摘要

背景:儿童颈椎有限元模型多为10岁及以下儿童的,所建立的节段也只是部分颈椎,而12岁儿童全颈椎有限元模型则相对较少。目的:建立有效的12岁儿童全颈椎有限元模型,为研究儿童颈椎活动性、应力及临床治疗儿童颈椎疾病提供理论依据。方法:随机选择1名健康的12岁儿童,使用64排螺旋CT对该儿童颈椎进行扫描,将CT数据导入Mimics 16.0中重建简单的三维模型,用Cero 5.0优化模型,再导入Hypermesh 14.0中划分网格及添加韧带,最后用ANSYS 6.14软件进行材料赋值,设定边界等操作,构建颈椎三维有限元模型,并对模型有效性进行验证,将模型在前屈后伸、左右屈曲、左右旋转6种工况下各椎体的活动度与文献数据进行对比。结果与结论:通过有限元软件成功建立了12岁儿童全颈椎三维有限元模型,该模型还原度高,与其模拟的颈椎相似性好。在1.5 N•m的载荷下,除C4-5、C6-7在旋转工况下的活动度较参考文献低外,其余节段在各种工况下的活动度均在既往文献的参考范围内,说明该模型有效,在后续的应力研究和临床治疗中可以运用。