建立腰椎有限元模型：TLIF试验方法

"TLIF试验方案（2021.4.20）" 本文档描述了一个针对腰椎的有限元模型构建和分析的实验方案，主要用于研究椎间融合术（TLIF，Transforaminal Lumbar Interbody Fusion）的效果。TLIF是一种脊柱手术技术，用于治疗腰椎疾病，如退行性椎间盘疾病。 首先，实验采用CT扫描（1.0mm层厚）获取4例骨质疏松尸体标本L1至S1节段的腰椎数据。通过这些数据，研究人员分析椎体系统的各种参数，并利用三维重构方法建立非线性的三维有限元模型。这个模型涵盖了L1到S1节段的整个腰椎结构，旨在模拟真实的生理环境。 在模型构建过程中，使用了MIMICS软件将DICOM格式的图像数据转化为3D模型，再转换为STL格式的数据。之后，这些数据被导入到hypermesh18.0（或类似的软件）中，对模型进行修复、去毛刺和平滑处理，确保模型的完整性和表面质量。同时，对STL文件进行网格划分，保证网格的连续性。在模型的体网格生成阶段，区分了皮质骨和松质骨，并对螺钉植入区域进行了精细化网格划分，以提高结果的精确性。椎间盘部分则根据其不同的材料属性进行网格划分。模型完成后，所有组件以inp格式导出，供后续的有限元分析使用。 在建模过程中，还使用了SolidWorks（或其他测量软件）来测量椎体和椎间盘的尺寸，如矢状中径、横径、椎体高度以及椎间盘高度，以确保模型的几何准确性。实验特别关注L4-5、L3-L5和L3-S1三个不同手术情况下的模型，分别对应单纯内固定、内固定加TLIF减压但未行椎间盘融合，以及内固定加TLIF减压加椎间盘融合的情况。 该实验方案详细阐述了如何通过CT扫描数据建立一个高精度的腰椎有限元模型，以评估TLIF手术对腰椎结构的影响，为临床决策提供理论支持。实验涉及的软件工具、数据处理步骤和模型验证方法，都体现了实验的严谨性和科学性。