特发性脊柱侧后凸的动态响应

李鹏举，富荣昌，杨骁峥，王昆

（新疆大学 机械工程学院，乌鲁木齐830017）

摘要：目前侧后凸脊柱对振动的动态反应特征尚不清楚。用有限元法研究了特发性侧后凸脊柱患者的振动响应。目标是分析特发性侧后凸脊柱的动态特征。用CT扫描图像建立T1—S1段的有限元模型，并进行验证。对建立的脊柱侧后凸模型进行静力学和动态验证。利用有限元软件ABAQUS对脊柱侧后凸模型进行模态分析、稳态分析和瞬态分析。从模态分析中提取的前四阶固有频率分别为1.34、2.26、4.49和17.69 Hz。值得注意的是，前三个固有频率随着上半身体质量的增加而降低。在稳态分析中，x方向最大振幅对应的频率为一阶固有频率，y方向和z方向最大振幅对应的频率为二阶固有频率。在相同的共振频率下，胸椎的振幅相对于腰椎的振幅更大。瞬时分析的时域结果表明，各段的位移动态响应随时间呈现循环响应特性。在2.26 Hz的激励下，研究对象的动态响应表现为共振。脊柱畸形程度越高，基频越高。侧后凸脊柱的前三阶模态都包含了垂直方向上的振动分量。二阶固有频率对脊柱侧后凸患者的危害最大。在循环载荷作用下，胸锥的变形超过腰椎。

关键词：特发性脊柱侧后凸，胸腰椎，动态响应，时域，有限元模型

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Cite this article:

Li, P., Fu, R., Yang, X. et al. Dynamic Response of Idiopathic Scoliosis and Kyphosis Spine. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.) 30, 478–487 (2025). https://doi.org/10.1007/s12204-023-2635-6