换一批引入肌肉单元的脊柱侧弯有限元仿真:双向载荷的矫形效果验证
Finite element simulation of scoliosis with muscle unit introduction:verification of correction effect under bidirectional load
摘要背景:目前脊柱侧弯保守治疗方法主要包括物理治疗、支具矫正、牵引等,在临床实践中,通常在患者的耐受性范围内使用尽可能大的牵引力,并且随着耐受性的增加,牵引力也会增加.目的:在建立脊柱侧弯三维有限元模型的基础上增加肌肉单元使模型更符合实际,探讨具有双向(轴向、横向)矫形载荷的脊柱侧弯矫形装置的治疗效果.通过分析轴向牵引矫形力与横向侧推矫形力之间的相互作用关系,分析矫形力对Cobb角的影响,为患者制定最合适的治疗方案提供理论依据.方法:提取1例35岁脊柱侧弯患者的脊柱CT扫描数据,应用Mimics、Geomagic Wrap和HyperMesh等软件建立三维有限元模型,增加肌肉单元,并通过Abaqus进行有限元分析.分别分析了轴向牵引载荷和横向侧推载荷单独作用以及两者共同作用时的治疗效果,同时研究了周期性横向载荷对治疗效果的影响,并建立了2种载荷的力矩数学模型进行分析计算.结果与结论:①轴向牵引载荷与横向侧推载荷共同作用时,治疗脊柱侧弯的矫形率分别为胸椎段22%、腰椎段24%,优于二者单独作用,且增加周期性横向载荷后,矫形率进一步提高为27%和29%;②两种载荷的作用效果与Cobb角之间存在一定关系,Cobb角小于53.13°时,横向载荷的作用效果优于轴向载荷;Cobb角大于53.13°时,轴向载荷的作用效果优于横向载荷,可为两种矫形力施加的先后顺序提供力学理论依据;③这些结果可为制定脊柱侧弯患者个性化治疗方案提供理论支持,确保矫形力的安全与有效性.
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关键词
脊柱侧弯矫形载荷三维有限元模型Cobb角生物力学周期性载荷横向侧推轴向牵引治疗效果scoliosiscorrective loadsthree-dimensional finite element modelCobb anglebiomechanicsperiodic loadinglateral pushingaxial tractiontherapeutic efficacy
栏目名称
DOI
10.12307/2026.116
发布时间
2026-03-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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