基于三维有限元技术的腰部模型建立与验证

目的:利用三维有限元技术,结合现代影像学技术,建立正常人与腰椎间盘突出症患者腰部模型并验证其有效性,以利于模型用于推拿手法的机理研究。方法:纳入正常人与腰椎间盘突出症患者各一名,采用Mimics、Geomagic、Patran及Nastran软件创建及分析腰椎三维有限元模型。所建腰椎三维有限元模型通过与体外实验生物力学研究数据对比和与MRI图像比较两种方法进行验证。结果:该三维有限元模型包含了两种非线性类型:接触非线性和几何非线性。正常人体腰椎腰1~骶1三维有限元模型总计共有结点27453个,其中实体单元共106242个,线单元98个;腰椎间盘突出症患者腰椎腰1~骶1三维有限元模型总计共有结点31193个,其中实体单元共120277个,线单元124个。通过比较不同工况下正常人及患者的腰椎MRI图像与模拟加压相同工况下腰1~骶1有限元模型的腰椎曲度(cobb角),其差异均无统计学意义(P> 0. 05)。结论:本实验建立的腰部三维有限元模型有效,可进行进一步的生物力学实验研究。