【摘 要】
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(引言)创建计算精度高和建模周期短的漏斗胸合并脊柱侧弯的计算模型，为微创矫形过程数值模拟的参数研究奠定基础，发展创建精细肋间肌的胸廓混合计算模型；确定梁单元漏斗胸合并脊柱侧弯模型不能准确预测脊柱侧弯变形的影响因素。(方法)基于漏斗胸合并脊柱侧弯患者畸形胸廓CT 影像资料的结构和尺寸，在Mimics 中集采集患者胸廓的轮廓点坐标，然后在UG、ANSYS 软件中创建三维简化实体模型，混合模型和梁单元模
【机 构】
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天津理工大学,天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室;机电工程国家级实验教学示范中心,天津理工大学,天津 300384
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(引言)创建计算精度高和建模周期短的漏斗胸合并脊柱侧弯的计算模型，为微创矫形过程数值模拟的参数研究奠定基础，发展创建精细肋间肌的胸廓混合计算模型；确定梁单元漏斗胸合并脊柱侧弯模型不能准确预测脊柱侧弯变形的影响因素。(方法)基于漏斗胸合并脊柱侧弯患者畸形胸廓CT 影像资料的结构和尺寸，在Mimics 中集采集患者胸廓的轮廓点坐标，然后在UG、ANSYS 软件中创建三维简化实体模型，混合模型和梁单元模型。将三种计算模型的矫形结果与三维重建模型和临床微创矫形术后结果进行了对比分析。首次考虑漏斗胸塌陷高低位置对脊柱侧弯变形的影响，将病例的分型从两大类四种扩展为四大类八种。采用三维简化实体模型对同侧上下和异侧上下四类畸形病例的微创矫形过程进行参数研究。(结果)数值计算结果显示，三种计算模型均能准确地预测胸骨的抬高位移，但是预测的脊柱侧弯矫形结果差别明显，其中三维实体简化模型和混合模型预测的脊柱侧弯的变形结果与三维重建实体计算模型和临床矫形术后的结果十分接近，但是用梁单元模型预测的脊柱侧弯矫形结果与临床结果还存在较大的差距，原因在于用梁单元模拟椎体和胸骨过于简单与实体模型差别较大，同时也无法考虑椎间盘对脊柱侧弯变形的影响。参数研究结果显示，同侧上模型矫形后漏斗胸和脊柱侧弯均能得到改善，但是同侧下和异侧上下模型矫形后漏斗胸病症能够得到改善，但是脊柱侧弯病症加重。(结论)三维实体简化模型具有建模速度快和计算精度高的优点；混合计算模型的优点是计算精度高，便于创建精细的肋间肌模型，方便研究肋间肌对矫形结果的影响；梁单元模型因为椎体、胸骨的模型过于简化且不考虑椎间盘，虽然可以准确预测胸骨的抬高位移不能准确预测脊柱的侧弯变形。
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