有限元模型仿真计算不同工况下宫骶韧带和主韧带的应力分布及变形状况

作者：马辛欣; 尚诗瑶; 谢冰; 常悦; 孙秀丽; 杨欣; 武靖; 洪楠; 王建六^*

来源：中华妇产科杂志, 2016, 51(02): 114-119.

DOI：10.3760/cma.j.issn.0529-567x.2016.02.007

• 盆腔器官脱垂
• 骶骨
• 韧带
• 有限元分析
• 模型, 生物学
• 磁共振成像

目的建立宫骶韧带和主韧带的有限元模型, 分析不同工况下宫骶韧带和主韧带的应力分布及变形情况。方法 2013年11月至2014年2月在北京大学人民医院选择Ⅲ～Ⅳ度盆腔器官脱垂(POP)患者及健康女性志愿者为观察对象, 分为前位子宫组和后位子宫组, 选择两例POP患者及两例志愿者分别入组前位子宫组和后位子宫组。对两组妇女进行盆腔MRI扫描, 基于MRI原始数据集, 应用Mimics、ANSYS等软件构建宫骶韧带和主韧带的有限元模型, 仿真计算不同工况下宫骶韧带和主韧带的应力分布及变形情况。结果在各组织弹性模量一定, 最大Valsalva动作产生的腹压分别为60、99、168 cmH2O (1 cmH2O=0.098 kPa)的3种不同工况下, 根据目前条件及仿真推理, 分析得出的趋势为:POP患者和志愿者的子宫、阴道前壁、宫骶韧带和主韧带的应力和变形主要分布于阴道前壁中下段, 或者韧带与子宫颈-阴道的连接处, 其中最大应力及最大位移均主要集中于阴道前壁下部区域。随最大Valsalva动作所产生腹压的增加, 前位子宫组POP患者在3种不同工况下的最大应力值分别为0.027 9、0.046 0、0.078 0 MPa, 最大位移值分别为9.145 5、15.090 0、25.607 0 mm, 前位子宫组志愿者的最大应力值分别为0.012 6、0.020 8、0.035 3 MPa, 最大位移值分别为1.816 7、2.997 5、5.086 7 mm;后位子宫组POP患者在3种不同工况下的最大应力值分别为0.069 4、0.114 6、0.194 5 MPa, 最大位移值分别为11.658 0、19.236 0、32.643 0 mm, 后位子宫组志愿者最大应力值分别为0.009 1、0.015 1、0.025 6 MPa, 最大位移值分别为2.581 6、4.259 6、7.228 4 mm;两组的最大应力值及最大位移值均随腹压的增加而增加, POP患者的最大应力值及最大位移值均大于志愿者;在不同工况下, 后位子宫组POP患者的最大应力值及最大位移值均大于前位子宫组POP患者。结论宫骶韧带和主韧带的有限元模型完全基于MRI技术且模型真实可靠。腹压的增高会对宫骶韧带和主韧带产生较大的应力及变形, 是造成韧带损伤的原因之一。

• 单位
  航空总医院; 北京大学人民医院