颈椎逆向成型及生物力学分析

简介

目前颈椎治疗主要通过治疗仪将病变的颈椎牵引到正常的生理曲度,这些医疗器械的设计都要对颈椎进行生物力学分析。研究采用有限元分析方法,根据1位颈椎病患者的全颈椎(C~C)的CT图像,逆向重建光滑的颈椎模型,直接导出STL模型,然后导入3D打印软件中进行打印,同时通过ANSYS软件对颈椎模型进行模拟站立、前屈、后伸的有限元加载试验,最后分析颈椎患者的应力分布变化。结果显示,将30 N预载荷加载于颈椎模型之上时,最大等效应力3.7716 MPa分布在寰椎上;当对其施加1.53 Nm的弯矩时,最大应力1.86 MPa出现在椎体后缘,且椎间盘内部等效应力由上往下慢慢增大。快速逆向重建颈椎3D模型,可通过对颈椎模型施加载荷,模拟颈椎生理活动的过载实验,得出颈椎受力后的应力数据,可以为颈椎按摩仪的设计提供参考。