Research on Constitutive Laws of Lumbar Intervertebral Disc with Biphasic Thoery

双相理论研究腰椎间盘的本构规律

基本信息

  • 批准号:
    08458279
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.61万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1996
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1996 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The aim of this research project is to develop the constitutive laws of lumbar intervertebral discs by applying the biphasic theory, and to simulate the visco-elastic deformation of the disc using the computational mechanics. The following results were obtained :(1) To analyze mechanically the visco-elastic deformation of the lumbar intervertebral disc, the constitutive equations were formulated from by the biphasic theory, and was developed a modeling method represented the mechanical behavior of inner tissues in the disc : nucleus pulposus, annulus fibrosus and the trangeint region between them. The computational analysis using the finite element method could simulate the creep deformation of the intervertebral disc taking time dependency into account.(2) The method to measure the intradiscal pressure response to low-frequency vibration loading was developed using a calf lumbar spinal segment which is two vertebral bodies and one intervertebral disc. The experiment was carried out in a physiological saline solution to simulate in vivo conditions. Prior to the vibration test, the equilibrium pressure was measured under the constant load during I hour. The amplitude and frequency were controlled after the intradiscal pressure reached the equilibrium.(3) The macroscopic constitutive law of the lumbar intervertebral disc to be described mathematically with the finite deformation theory. Mechanical behaviors of the cadaveric lumbar disc obtained from continuous cyclic compression-tension test and continuous cyclic axial torsion test were formulated by the constitutive equation with a semi-circular shaped model. These equations were taken with or without nucleus pulposus into account. It was also confirmed that forward-backward bending behavior of the disc could be simulated numerically from these equations.
该研究项目的目的是通过应用双相理论来开发腰椎椎间盘的本构定律,并使用计算力学模拟光盘的粘弹性变形。获得了以下结果:(1)为了机械分析腰椎椎间盘的粘弹性变形,组成型方程是由双相理论提出的,并开发了一种建模方法,代表了椎间盘中内组织的机械行为:圆盘:核孔,Annulus纤维纤维及其之间的Trangeint区域。使用有限元方法的计算分析可以模拟椎间盘的蠕变变形,以考虑时间依赖性。(2)使用小腿腰脊柱段,开发了对低频振动载荷响应对低频振动负载的方法,这是两个椎体,这是两个椎体体,一个椎间盘和一个椎间盘椎间盘。该实验是在生理盐溶液中进行的,以模拟体内条件。在进行振动测试之前,在i小时内在恒定载荷下测量平衡压力。 (3)通过有限的变形理论来描述腰椎椎间盘的宏观本质定律,将振幅和频率控制在达到平衡后。通过与半圆形模型的组成型方程式制定了从连续的循环压缩测试和连续循环轴向扭转测试获得的尸体腰椎椎间盘的机械行为。这些方程是考虑到有或没有核核的。还可以证实,可以从这些方程式通过数值模拟光盘的前向弯曲行为。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
K.Katagiri・S.Tadano・A G.Patwardhan・R M.Havey・A J.Ghanayem: "Measurement of Intradiscal Pressure Response to Low-frequency Cyclic Loading" Transactions of JSME,Series.A.Vo.64-No.625. 2429-2434 (1998)
K.Katagiri・S.Tadano・A G.Patwardhan・R M.Havey・A J.Ghanayem:“测量低频循环负载下的椎间盘内压力响应”,JSME 交易,Series.A.Vo.64-No。 625.2429-2434(1998)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Katagiri: "Response of Intradiscal Pressure to Low-Freguency Cyclic Loading" Abstracts of the 3rd World Conguess of Bionechanics. 443 (1998)
K.Katagiri:“椎间盘内压力对低频循环负载的响应”第三届世界生物力学大会摘要。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Tadano・K.Katagiri・S.Umehara・T.Ukai: "A Constitutive Modeling of the Human Lumbar Intervertebral Disc and Forward-Backward Bending Simulation" Bio-Medical Materials and Engineering. Vol 7. (1997)
S.Tadano、K.Katagiri、S.Umehara、T.Ukai:“人体腰椎间盘的本构模型和前后弯曲模拟”生物医学材料与工程第 7 卷(1997 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
片桐一彰: "椎間板髄核内圧の低周波負荷反応の測定" 日本機械学会論文集 A編. 64・625. 2429-2434 (1998)
Kazuaki Katagiri:“椎间盘髓核压力的低频负载响应的测量”日本机械工程师学会会刊,A版64・625(1998)。
  • DOI:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Katagiri: "Analysis of Intradiscal Pressure of Intervertebral Discs" Proceedings of the 9th International Conference on Biomedical Engineering. 422-424 (1997)
K.Katagiri:“椎间盘内压力分析”第九届国际生物医学工程会议论文集。
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  • 通讯作者:
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