脊椎-脑脊液流固耦合模型的有限元分析

论文摘要

目的研究脊椎在脑脊液流体力学作用下应力载荷分布,为开发脑脊液生物反应器提供方案支持和实验数据支撑。方法合理设定阈值,利用CT数据建立脊椎-脑脊液流固耦合模型;对三维模型进行结构化网格划分预处理后,采用有限元分析软件进行力学模拟仿真;对比分析脑脊液流速分别为5cm/s、8cm/s及12cm/s条件下,硬脊膜及脊椎的应力分布与形变。结果脑脊液流动过程中,其表面速度由多个切向分量构成,在硬脊膜横截面的曲率最大处,产生了最大速度矢量值,且当流速为5cm/s、8cm/s和12cm/s时,该值分别为13.42cm/s、16.29cm/s和58.78cm/s。3种流速下,硬脊膜的最大应力分别为4.3837×10-5Mpa、7.3233×10-5Mpa和3.1131×10-4Mpa;位移量分别为0.1317cm、0.2007cm和0.5509cm。脊椎应力最大值分别为5.5856×10-5Mpa、8.7411×10-5Mpa和6.9357×10-4Mpa。结论脑脊液流速增大会导致脊椎骨应力增加;应力变化对周围组织产生横向位移,导致应力向周围组织扩散。

论文目录

• 1 方法
•   1.1 模型建立
•   1.2 模型处理
• 2 结果
•   2.1 脑脊液表面速度矢量
•   2.2 硬脊膜的应力与位移
•   2.3 脊椎骨的应力分析
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 夏秋婷,应梦迪,朱子阳,董健,董有海,李宏

关键词: 脊椎,脑脊液,有限元分析,流体力学

来源: 航天医学与医学工程 2019年04期

年度: 2019

分类: 医药卫生科技,工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 力学,生物学,生物医学工程

单位: 杭州电子科技大学自动化学院(人工智能学院),复旦大学医学院上海第五人民医院

分类号: R318;O353.4

DOI: 10.16289/j.cnki.1002-0837.2019.04.009

页码: 340-344

总页数: 5

文件大小: 2162K

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