上颈椎有限元模型的建立及分析,以10岁儿童为例

本研究以一名10岁龄男童颈椎CT DICOM数据包为例,将数据导入MIMICS进行图像分割处理,得到优化的硬组织表面模型,再导入有限元前处理软件Hypermesh行颈椎C_0~C_2各部分网格的划分、建立颈椎韧带模型并对各部分赋材质、单元属性,建立了颈椎C_0~C_2有限元整体模型,最后导入有限元软件ANSYS14.0中行载荷计算和结论分析。进一步在模拟生理载荷下(颅底垂直加载30 N预压力,1.0 Nm力矩)测定上颈椎模型各节段(C_0~C_1,C_1~C_2)的前屈、后伸、侧屈、旋转的三维运动范围,将所得结论与文献结论进行对比,验证所建模型的有效性。研究表明,本研究成功建立了一个外观逼真的儿童上颈椎有限元模型,模拟生理载荷并测量出上颈椎各节段角位移量,较好的通过了有效性的验证,我们所建立的儿童上颈椎有限元模型几何相似性较好,对进一步用来进行生物力学研究具有重要的参考价值。