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「中国组织工程研究杂志」有限元法分析车辆低频振动时不同退变程度人体腰椎的力学响应

摘要：
「中国组织工程研究杂志」有限元法分析车辆低频振动时不同退变程度人体腰椎的力学响应
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文题释义：腰椎退变形式：老龄化或伤病均有可能导致腰椎发生退变 ， 其中腰椎退变形式主要包括腰椎间隙高度丢失、椎体产生骨质增生 ， 以及椎体发生弥漫性硬化 。 针对不同情况 ， 有可能3种情况同时发生 ， 也有可能只发生其中一种情况 ， 但是无论哪种情况发生 ， 均会导致腰椎力学性能下降 。
车辆振动频率：当车辆在良好铺装路面行驶时 ， 路面对车轮的激励会通过汽车座椅传递至人体腰椎 ， 此振动载荷属于低频振动 ， 激振频率主要分布在1-6Hz范围内 ， 由于人体腰椎对振动频率变化较为敏感 ， 所以车辆低频振动有可能导致腰椎共振的发生 。
背景：长期处于车辆低频振动环境中不利于人体腰椎健康 ， 且部分驾驶员腰椎已发生了一定程度的退变 ， 然而车辆低频振动对不同退变程度腰椎的损伤机制尚无定论 。
目的：通过对比同一腰椎在不同振动环境以及不同腰椎在同一振动环境中的力学响应 ， 确定不同振动频率对不同退变程度腰椎力学性能的影响 。
方法：建立4种不同退变程度人体腰椎有限元模型 ， 施加车辆正常行驶时可能产生的低频振动 ， 模拟腰椎在低频振动作用下的力学响应 。
结果与结论：①短时间低频振动时 ， 4种腰椎的阻尼减振效果较好 ， 而一旦振动时间过长 ， 中度与重度退变腰椎的力学性能显著下降 ， 因此建议已患有中、重度腰椎退变的驾驶员驾车时间不易过长；②随着退变程度加重 ， 腰椎固有频率有逐渐降低的趋势；③排除共振频率 ， 同一腰椎在不同振动频率作用下力学性能变化不显著 ， 也就是说 ， 驾驶同一辆车在不同良好铺装路面行驶对驾驶员腰椎力学性能的影响并无明显差异 。
ORCID:0000-0002-5428-6679(刘杰)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
关键词:腰椎,驾驶员,低频振动,力学性能,有限元分析,孔压,轴向有效应力,径向应变
【「中国组织工程研究杂志」有限元法分析车辆低频振动时不同退变程度人体腰椎的力学响应】文章来源:刘杰,范若寻,高甲子,曾晟,刘军.有限元法分析车辆低频振动时不同退变程度人体腰椎的力学响应[J].中国组织工程研究,2020,24(9):1371-1377.


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