脊柱侧凸有限元模型的建立和参数优化

作者：汪正宇; 刘祖德; 王哲; 王成焘; 叶铭; 李新锋

来源：北京生物医学工程, 2008, (01): 28-32+60.

• 有限元
• 模型
• 青少年特发性脊柱侧凸
• 生物力学 finite element
• model
• adolescent idiopathic scoliosis
• biomechanics

脊柱侧凸种类繁多,为了建立特定患者脊柱的三维有限元模型,并进行生物力学相关的侧凸治疗、病因和病理等研究,参数优化是一个重要的步骤。本文采用螺旋CT扫描收集脊柱侧凸患者的几何学数据,通过系列的图像处理软件和有限元分析软件,建成脊柱侧凸的三维有限元分析模型。该模型初始的材料属性和皮质骨厚度来自文献。其后赋予模型不同材料属性和皮质骨厚度,模拟左、右侧曲试验。首先将计算的结果与临床试验对照,应用SPSS软件进行正交设计数据处理,实现模型材料性质和皮质骨厚度的参数优化。然后再利用优化后模型模拟侧屈和牵引实验,计算结果和临床实验进行对照。结果显示材料性质和皮质骨厚度优化后的模型,其生物力学行为和临床一致。因此,在初步建立的脊柱侧凸的有限元模型的基础上,进行参数优化后的模型有助于深入了解个体的侧凸脊柱的生物力学特征。

• 单位
  上海交通大学医学院附属仁济医院; 上海交通大学