利用数字体积相关技术验证人体转移性椎体的均质化有限元模型

椎体脆性骨折的发生率因转移性疾病等既有病理的存在而增加。计算工具可支持骨折预测，从而协助决定最佳医疗方案。然而，要在临床实践中使用这些工具必须进行验证。为解决这一需求，本研究基于显微 CT 图像生成了健康和转移性单椎体的个体化均质化有限元模型，并针对实验数据进行了验证。更具体地说，脊柱节段在压缩载荷下进行了测试并进行了显微 CT 成像。利用数字体积相关全场技术，可以单独提取每个椎体的位移场。因此，可以从显微 CT 图像构建每个椎体的均质化有限元模型，并施加与终板实验位移一致的边界条件。最终对数值和实验位移及应变场进行了比较。此外，还将基于显微 CT 的均质化模型的结果与基于临床 CT 的模型结果进行了比较。研究发现，对于健康和转移性椎体，实验与计算位移场之间均具有良好的一致性。基于显微 CT 与基于临床 CT 的结果比较显示出强相关性。此外，模型能够定性识别实验中显示最高应变集中的区域。总之，实验全场技术与计算机模拟建模的结合，为开发骨折风险预测因子的验证流程提供了一种有前景的方法，尽管两个领域仍需进一步改进，以便更好地定量分析椎体的屈服后行为。