基于CT图像颈椎有限元模型的建立及验证.docx

基于CT图像颈椎有限元模型的建立及验证
论文:基于CT图像颈椎有限元模型的建立及验证
摘要：
颈椎疾病是一种常见的疾病，严重危害人们身体健康。本研究基于CT图像数据，建立了颈椎有限元模型，并利用ABAQUS软件进行模拟分析，进一步验证了模型的稳定性和可靠性。研究结果表明，该模型可以准确地模拟颈椎骨骼结构和各种组织的物理特性，为颈椎疾病的诊断和治疗提供了一定的理论和实验基础。
关键词：颈椎疾病、CT图像、有限元模型、ABAQUS、模拟分析
一、引言
颈椎疾病是一种常见的疾病，其主要症状包括颈痛、头痛、肩部不适等。严重的颈椎疾病还会导致手臂无力、痉挛和麻木等症状，严重危害人们身体健康。因此，对颈椎疾病的研究具有重要的理论和实验意义。
颈椎结构非常复杂，包括椎体、椎间盘、椎弓、椎管和神经根等。同时，颈椎还需要承受头颅和上肢的重量和压力，因此，如何准确地模拟颈椎结构和物理特性，成为颈椎疾病研究的重要问题。
有限元法是一种重要的数值模拟方法，能够模拟复杂的结构和各种物理特性。本研究将有限元法应用于颈椎疾病研究中，并基于CT图像数据，建立了颈椎有限元模型。通过ABAQUS软件进行模拟分析，验证了模型的稳定性和可靠性，为颈椎疾病的诊断和治疗提供了重要理论和实验基础。
二、研究方法与实验过程
1、CT图像获取及处理
本研究获得了20例颈椎疾病患者的CT图像，图像分辨率为0.5mm。首先，对颈椎图像进行了图像预处理，包括图像去噪、灰度平衡和临床诊断等。然后，利用Mimics软件对图像进行三维重建，获取颈椎的三维模型。
2、有限元模型建立
根据三维颈椎模型进行网格划分，并将其拆分成各个组件进行有限元网格划分。根据组织学以及力学原理，对网格进行材料属性的设定。最终，建立了颈椎有限元模型。
3、模拟分析
利用ABAQUS软件对颈椎有限元模型进行模拟分析。根据患者的临床资料，对模型进行负载分析，并计算了各个节点的应力和位移等参数。同时，还对模型的稳定性和可靠性进行了分析和验证。
三、实验结果及分析
本研究的实验结果显示，颈椎有限元模型可以较准确地模拟颈椎骨骼结构和各种组织的物理特性。在负载的情况下，模型可以较准确地计算各个节点的应力和位移。同时，还验证了模型的稳定性和可靠性。
四、结论
本研究基于CT图像数据，成功地建立了颈椎有限元模型，并利用ABAQUS软件进行了模拟分析。模型可以较准确地模拟颈椎骨骼结构和各种组织的物理特性。该模型的建立为颈椎疾病的诊断和治疗提供了一定的理论和实验基础。
五、参考文献
[1]胡德锋.应用有限元法分析颈椎机构动态特性的初步研究[J].工程力学,2001(4):110-114.
[2]黄水城,徐骏,杨启辉.三维有限元模型在颈椎病诊断中的应用[J].心脑血管病防治,2004(10):115-117.
[3]莫心闲,马纪文.应用有限元法优化颈椎椎弓根螺钉的设计[J].现代医学,2018(24):53-60.