换一批面向个性化椎间融合器生物力学评价的有限元建模因素影响分析
Effect of finite element modeling parameters on simulation results for evaluating biomechanical performance of patient-specific interbody fusion cage
摘要目的 有限元分析已广泛应用于个性化椎间融合器生物力学的评价和优化.针对有限元建模过程中存在的耗时长、计算要求高、参数选择依赖主观经验的问题,本文研究有限元建模因素对仿真结果的影响,为提高个性化椎间融合器生物力学评价中有限元建模效率提供科学依据.方法 以L3、L4节段腰椎融合器设计与优化为例,选择韧带模拟方式、模型网格大小、椎体皮质骨厚度、椎体松质骨材料赋值、椎体小关节摩擦系数、融合器与椎体连接方式六种不同建模因素作为分析对象,根据相关文献中对不同因素的处理方法,采用正交实验设计建立18个有限元模型,比较不同因素对计算结果影响.结果 采用融合器上的最大von Mises 应力为分析指标时,韧带模拟方法、椎体小关节摩擦系数、融合器与椎体连接方式对计算结果有显著影响;采用椎间融合器最大沉降位移为分析指标时,韧带模拟方式、融合器与椎体连接方式对计算结果有显著影响;在满足一定条件下,网格大小、皮质骨厚度、松质骨材料属性对上述两种指标的影响不显著.结论 在本文所研究的腰椎融合器有限元建模的6个因素中,韧带的模拟类型、椎体小关节间摩擦系数、融合器与椎体连接方式是需要重点考虑的因素.本文提出的基于正交实验设计的评价建模因素影响的方法,可以为个性化植入介入器械有限元建模过程的参数优化选择提供参考.
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关键词
椎间融合器有限元建模生物力学评价个性化设计正交设计interbody fusion cagefinite element modelingbiomechanical assessmentpatient-specific designorthogonal experimental design
分类号
R318.04（医用一般科学）
栏目名称
DOI
10.3969/j.issn.1002-3208.2018.02.001
发布时间
2018-06-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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