摘要：

文题释义：

骶椎腰化： 患者第一骶椎演变出腰椎的形态，通常伴随着骶骨结构的畸形，从而导致脊柱受力不平衡，诱发脊柱侧弯、腰肌劳损、腰间盘突出等病症。

梯度赋值法： 由于不同骨密度在CT数据中表现出不同的灰度值，根据灰度值对椎体进行不同材料属性的梯度赋予。

背景： 骶椎腰化会导致脊柱节段发生变化，致使脊柱力学结构发生变化，容易引发脊柱病变。

目的： 分析骶椎腰化模型与正常骶椎模型的静力学区别。

方法： 通过CT数据基于逆向工程原理建立腰骶几何模型，实验组为骶椎腰化模型，对照组为正常骶椎模型，通过CT数据灰度值进行材料属性梯度赋予，建立韧带，在L4椎体表面施加200 N的集中力模拟重力，同时在X轴正负向、Y轴正负向、Z轴正负向施加2 N·m的弯矩，模拟椎体进行前屈后伸、左右侧弯、左右旋转6种运动工况，分析模型应力分布、椎体偏转角度及椎间盘L5与骶骨间的应力分布。

结果与结论： ①在6种工况加载下，实验组模型应力集中明显产生于S1与S2关节突接触位置，并且偏转角度明显大于对照组；②从椎间盘应力云图分布可以看出，两组模型的应力分布区域接近，符合脊柱受力特性，但实验组椎间盘应力值明显均大于对照组，最大值2.480 MPa出现在实验组前屈工况下，实验组与对照组模型的椎间盘应力差值最大为1.722 5 MPa；③结果表明，骶椎腰化整体结构不稳定，尤其是移行椎与骶椎连接位置应力集中更明显，影响到整个脊柱力线的稳定，进而导致脊柱疾病的发生。

https://orcid.org/0000-0002-9500-0833 (李健)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 骶椎腰化, 腰椎稳态, 梯度赋值, 有限元, CT图像, 逆向工程, 生物力学

引用本文: 李 健, 关天民, 朱 晔. 有限元法分析骶椎腰化的力学特征[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(33): 5249-5253.

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有限元法分析骶椎腰化的力学特征