脊柱生物力学分析流程

由于脊椎结构复杂，为了更为便捷而准确地根据CT 切片数据重建脊柱三维模型，以便后续使用ANSYS 进行脊柱有限元分析，本书联合使用MIMICS、Geomagic Wrap和SOLIDWORKS 软件。处理流程如图1.5 所示。

图1.5　脊柱生物力学特性分析流程

首先，使用MIMICS 软件快速高效地将CT 切片数据重建，获得三维模型。虽然MIMICS 软件可以进行有限元网格划分，但为了得到准确的有限元分析，需要将椎骨的皮质骨和松质骨部分区别开来，并构造椎间盘、韧带和小关节软骨，从而对不同部件进行不同属性的材料赋值，获得更为准确的有限元模型。而直接用MIMICS 软件对CT切片数据进行重建，不易完成椎间盘、韧带和小关节软骨这些部件的构造。故本书先使用MIMICS 软件根据CT 切片数据重建三维模型，存放为点云数据，即STL（Standard Triangle Language）文件。

其次，使用Geomagic Wrap 软件对脊柱模型进行修整，并将椎骨的皮质骨和松质骨部分区别开来。同时，将脊椎模型的点云数据转化为三维实体零件。

然后，使用SOLIDWORKS 软件构造椎间盘、韧带和小关节软骨，并将各零件进行组装，构建完整的脊柱装配体，以获得更有利于准确进行有限元分析的几何模型。

最后，使用ANSYS 软件进行有限元分析，获得脊柱的生物力学特性。