考虑肌肉因素的腰椎力学计算方法

来源：医用生物力学 【在线投稿】栏目：期刊导读时间：2021-04-28

背景:椎旁肌肉对于维持脊柱平衡起着至关重要的作用,骨肌有限元模型更加接近人体生物力学环境,但目前脊柱有限元分析中肌肉建模比较复杂或将肌肉力简化处理。目的:对椎旁肌模型进行快速建立,并进行肌肉力的加载分析。方法:基于逆向工程原理,通过CT图像数据进行脊柱模型的三维重建,对竖脊肌中的腰部最长肌及韧带通过弹性模量、肌肉生理横截面积及肌线平均长度进行弹簧刚度的计算,通过上下附着点进行肌肉建模;对建立的有限元模型进行生物力学验证,施加4 N·m的弯矩模拟腰椎进行前屈后伸、左右侧弯、左右旋转。结果与结论:（1）生物力学验证表明腰椎L₄-L₅在受轴向载荷作用下表现出弹性性质;（2）通过对腰椎进行前屈后伸、左右侧弯、左右旋转分析,证实建立了符合腰椎活动度的骨肌有限元模型;（3）带肌肉组织的腰椎有限元模型建模简单且符合人体生物力学特性,可为接下来分析脊柱在矫形力加载下的变化提供参考。