膜单元与弹簧单元模拟韧带损伤的生物力学响应

作者：李海岩^*; 王晓燕; 崔世海; 贺丽娟; 吕文乐; 阮世捷

来源：医用生物力学, 2018, 33(05): 390-395.

DOI：10.16156/j.1004-7220.2018.05.002

• 有限元模型
• 膜单元
• 弹簧单元
• 生物力学

目的对比分析膜单元与弹簧单元对颈部韧带生物力学响应的影响。方法基于现有的6岁儿童颈部有限元模型,将其中的韧带分别用膜与弹簧两种单元类型模拟,进行儿童颈椎C4～5椎段动态拉伸实验和全颈椎拉伸实验。同时采用膜单元模型进行弯曲仿真试验,并分析仿真效果。结果在C4～5椎段动态拉伸实验中,膜单元仿真与弹簧单元仿真最终失效力分别为1 207、842 N,与尸体实验分别相差0. 6%、30. 6%;在全颈椎拉伸实验中,膜单元仿真峰值力与尸体实验相差1. 8%,弹簧单元仿真峰值力为484 N,与尸体实验相差较大。膜单元弯曲试验仿真效果良好。结论弹簧单元在模拟受力方面存在一定局限性,而膜单元具有较高的生物仿真度,更能体现韧带的生物力学响应。

• 单位
  天津科技大学