模擬按壓手法對腰椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段三維有限元模型生物力學(xué)作用的研究.pdf

1、目的：建立新型腰椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段三維有限元模型，測定并比較模擬按壓手法載荷時(shí)前屈30°、后伸10°、水平位三種狀態(tài)下對腰椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段各組織的應(yīng)力分布和結(jié)構(gòu)變化，探討按壓手法的生物力學(xué)作用機(jī)制和最佳作用狀態(tài)。 方法： 基于正常成年自愿者腰椎L3-S1運(yùn)動(dòng)節(jié)段的系列三維截面CT圖像，采用輪廓線的描述方式提取平面數(shù)據(jù)，通過將平面數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行三維化處理，獲得腰椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段的三維體數(shù)據(jù)，利用ADINA有限元分析軟件，同時(shí)采用從底向上和從頂

2、向下的混合式建模方式重建腰椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段的三維有限元模型，模擬按壓手法載荷時(shí)前屈30°、后伸10°、水平位三種狀態(tài)，提取椎體、椎間盤、纖維環(huán)、髓核在三維空間的應(yīng)力、應(yīng)變和位移云圖，分析手法在三種狀態(tài)下對腰椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段各組織的應(yīng)力分布和結(jié)構(gòu)變化。 結(jié)果：所需模型建立成功，可用于模擬按壓手法的實(shí)驗(yàn)研究。當(dāng)按壓作用力加至最大300N時(shí)，提取水平位的云圖顯示：椎體和橫突位移變化不明顯；而棘突和小關(guān)節(jié)突變化較明顯，尤以棘突位移最大。提取前屈30

3、°位的云圖顯示：棘突位移較大：在一個(gè)腰椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段上一椎體的橫突、棘突和小關(guān)節(jié)突位移比下一椎體的橫突、棘突和小關(guān)節(jié)突的位移大；椎體小關(guān)節(jié)突的位移絕對值較大。提取后伸10°位的云圖顯示：在一個(gè)腰椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段上一椎體的棘突和小關(guān)節(jié)突的位移絕對值比椎體的位移絕對值要大，下一椎體的棘突和小關(guān)節(jié)突的位移絕對值與椎體的位移絕對值基本一致；上一椎體的兩橫突位移大小及方向不一致；椎體小關(guān)節(jié)突的位移絕對值較大。在上述三種狀態(tài)下云圖顯示：椎間盤、髓核、纖維環(huán)整

4、體位移是負(fù)值，說明位移方向是從后向前，且位移以后緣最明顯，髓核后緣內(nèi)層比外層位移幅度大，纖維環(huán)后緣內(nèi)層比外層位移幅度大。且椎間盤、髓核、纖維環(huán)的應(yīng)變、應(yīng)力與位移相似，椎體與椎弓根的應(yīng)變、應(yīng)力相似。 結(jié)論：完善腰椎多節(jié)段三維有限元生物力學(xué)模型的建立；查閱文獻(xiàn)證實(shí)，目前國內(nèi)外尚未有應(yīng)用模擬按壓手法載荷時(shí)三種狀態(tài)下腰椎生物力學(xué)研究的報(bào)道，本研究當(dāng)按壓作用力加至最大300N時(shí)，模型云圖的變化顯示可能糾正小關(guān)節(jié)的紊亂，使突出的髓核還納，有