由于骨盆的解剖結構復雜，力的傳導呈各向異性，各研究者制作的骨盆標木統一性比較差等原因，用實驗力學方法難以對骨盆受力作出全面而準確的分析。為進一步了解骨盆的力學性質及進行傷情分析、治療方式選擇等，骨盆的生物力學研究正在成為骨科基礎研究的新熱點。目前對骨盆的力學有限元分析還處于極其粗糙的階段。有限元法因為其結果不受樣本數量限制，實驗誤差小，重復性好等優點，正日益成為骨盆生物力學研究的重要手段。
      實驗擬根據正常成人骨盆的PET-CT掃描數據，在Mimics軟件中進行數字化三維重建，模型經必要處理后再導入ANSYS軟件中進行有限元分析，分析正常骨盆在承受500 N軸向載荷時的生物力學機制。
      設計：三維有限元分析，單一樣木觀察。時間及地點:實驗于醫科大學生物力學實驗室完成。材料：1例成年男性志愿者，35歲，經X射線、B超檢查首先排除骨盆損傷、腫瘤、畸形等病變，進行PET-CT掃描。儀器由廣州軍區總醫院PET-CT中心提供(Biograph 16 HR型，西門子公司，德國)。層厚1 mm，得到的二維原始圖像以DICOM格式輸出。骨盆的三維有限元模型建立：采用Mimics軟件進行骨盆的三維重建工作，包括圖像輸入、分割、三維重建等步驟，結果以STL格式輸出。利用Freeform軟件對模型進行平滑、除噪點、鋪而等修飾處理，結果以IGES格式輸出。   
      將經過Freeform軟件修飾后的IGES格式存貯的骨盆三維實體模型導入到有限元分析軟件ANSYS中，定義模型的單位，設定實常數，皮質骨被定義成厚度為1.6 mm，定義韌帶等附屬結構。根據恥骨聯合、骸棘韌帶、骸結節韌帶、骸骼前韌帶、骸骼后韌帶(分長、短兩種)等的實際解剖部位添加至三維骨盆模型中，有關附屬結構的長度和附著部位與走向均參閱相關文獻。這樣得到一個包含骨性結構和各種韌帶的完整的骨盆模型。最后定義材料屬性，皮質骨、松質骨及骸骼關節軟骨的彈性模量及泊松比根據標準設定，進行網格劃分，最終建立需要分析的有限元模型。
      至此，在ANSYS軟件中得到了一個完整的骨盆有限元模型，包括骨性結構及韌帶、關節軟件等組織。
      骨盆有限元模型的分析：假設條件：生物材料的力學特性一般都假定為均質、連續和各向同性。受力時有限元模型各單元需要有足夠的穩定性，不考慮材料的受力變形。
      模型的加載方式及約束條件：需要進行模擬人體雙腿直立的姿勢，于是需要向骨盆施加軸向載荷。具體方式為約束雙側髓自，向骸骨椎體上表而垂直加壓，壓力均勻分布于各有限元結點。所加載荷大小為500 N。進入求解器，計算該加載方式卜骨盆的應力、應變及位移的分布情況和絕對值大小。計算完成后，進入ANSYS軟件的有限元后處理模塊，導出相關計算結果。主要觀察指標：骨盆模型的應力應變及位移變化分布云圖。
      設計、實施、評估者：實驗設計為第一、二作者，資料收集為第一作者，實施及評估者為全部作者。影響結果的因素①有限元模型是對實際情況的簡化，木模型主要針對骨性結構進行分析，復雜的關節和韌帶結構經過了明顯的簡化處理。②實驗所涉及的生物材料的材料力學特性均假定為均質、連續和各向同性。實際情況則恰恰相反，構成人體組織的生物材料具有各向異性，不均勻性，非線性等特征。③單元劃分、節點的選擇、載荷和邊界條件的規定在一定程度上是人為的且不能與實驗條件完全一致。
      三維有限元模型的有效性驗證有限元分析是進行骨盆生物力學研究的重要工具，應用有限元分析可以對骨盆在應力作用卜的應力、應變及位移分布進行計算和分析評價。與傳統的實驗力學研究相比，有限元分析可以不受樣木數量限制，結果的實驗誤差較小，重復性好。但三維有限元模型由于存在原始影像資料精度不同，模型重建方法各異，網格劃分不一致，材料屬性賦值尚無統一標準等諸多差異，其分析結果不但與實驗力學模型相比存在誤差，而且不同研究者之間分析結果也存在較大差別。因此，建立三維有限元模型后第一步就需要進行有效性驗證。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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