中国人体型颈椎有限元模型：基于CT图像的构建与验证

"该研究旨在建立一个基于CT图像的全颈椎有限元模型，以适应中国人体型特点，用于研究颈部损伤机理，特别是汽车碰撞事故中的颈椎动态响应和损伤。通过CT扫描获取颈椎数据，采用映射网格划分方法构建模型，包括松质骨、椎间盘和韧带等结构，并利用已知颈椎材料参数进行缩放定义。模型包含22512个实体单元和14180个壳/膜单元，解剖结构精细。通过颈椎离体坠落试验验证模型的生物逼真度，结果显示模型有效，可应用于国人颈椎损伤研究。" 这篇论文详细介绍了基于CT图像建立全颈椎有限元模型的过程及其验证。首先，由于缺乏适合中国人体型的颈椎模型，研究人员利用CT技术收集了50百分位中国人体颈椎的数据。这些数据是构建模型的基础，确保了模型的适用性和针对性。在模型构建过程中，采用了映射网格划分技术，这是一种精细化的方法，可以精确地模拟颈椎的复杂结构，包括骨质（如松质骨）、软组织（如椎间盘）以及连接结构（如韧带）。 为了处理材料参数的不足，研究者利用现有的颈椎材料参数，通过比例和功能缩放来定义模型中各部分的属性。这种方法确保了模型在物理特性的准确性，即使在某些数据稀缺的情况下也能尽可能地接近真实情况。模型最终由22512个实体单元和14180个壳/膜单元构成，这表明其在几何细节上非常详尽，能够精确反映颈椎的解剖结构。 验证模型的有效性是关键步骤，研究人员通过颈椎离体坠落试验来检验模型的生物逼真度。这种试验模拟了实际碰撞情境，可以评估模型在受力情况下的反应是否与真实人体相一致。试验结果证明，该模型表现良好，具有高度的生物逼真度，因此可以用于研究中国人在汽车碰撞中的颈椎动态响应和损伤机制。 这项研究为理解和预防因汽车碰撞导致的颈部伤害提供了重要的工具，模型的建立和验证对于交通安全研究、汽车安全设计以及医疗领域的颈部损伤评估都具有重要意义。通过这样的模型，未来的研究可以更深入地探讨颈椎损伤的机理，从而提出更有效的防护措施。