《表1 有限元模型材料属性和网格信息[19]》

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《椎间盘退变颈椎(C_2-C_7)在正常承载与推拿下的有限元分析》


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首先提取几何模型,将Dicom格式的CT断层扫描资料导入Mimics 19.0软件,通过三维重建,得到颈椎C2-7椎体几何模型。将颈椎几何模型导入Hypermesh V13.0中,对网格进行划分、优化最终得到包括皮质骨、松质骨、椎间盘等在内的有限元模型,皮质骨是由面网格向内偏置1.5 mm而成的[16-17],松质骨利用皮质骨的内表面生成,椎间盘(纤维环及髓核)的上下表面分别为上接椎体下表面和下接椎体上表面生成。不同材质的组织间的连接面相同,网格属于流形网格。由于相邻部件在运动中没有相对滑动,因此相邻部件之间采用tie接触。椎间盘包括髓核和纤维环,髓核的体积大约占椎间盘的40%[18],在椎间盘的中间位置,纤维环在髓核的外部并呈环形包裹髓核。最后导入ABAQUS 6.11中,添加了颈椎中的相关韧带,韧带采用一维单元,且设置为只承受拉力。建立接触对,关节面设置面面接触来模拟各关节之间的相对滑动和分离的运动特性,摩擦系数设为0.10[18],皮质骨与松质骨、皮质骨与椎间盘设为绑定约束(Tie),赋予材料参数,材料属性及网格类型见表1。颈椎椎间盘的退变表现为材料性质的改变和几何上的变化[15],此次研究只针对其材料属性的改变进行研究,通过改变C4-5椎间盘中纤维环和髓核的参数创建不同退化程度的椎间盘,创建了C4-5椎间盘不同程度退变的颈椎(C2-C7)模型,具体参数见表2。