概述
3D 建模和仿真能够为潜在的临床解决方案提供详细的分析，因此日本山口大学将 Simpleware 软件作为研究生物力学和脊柱损伤的重要工具。在本案例中，研究人员利用包含脊柱、硬脊膜、脊神经根和臂丛神经的复杂三维有限元模型（FEM）检查成年患者臂丛神经损伤情况。作者研究了臂丛神经损伤的机制，特别是应力和应变分布，以及该模型在其他方面的实用性。
亮点
- 3D 图像数据来源于可视人计划
- 使用 Simpleware ScanIP 创建模型
- 使用 Simpleware FE 模块生成FE网格
- 在 JVISION 中设置边界条件
- 在 LS – DYNA 中进行模拟
创建模型
在 Simpleware 软件中将由可视化人体项目（美国国立医学图书馆）提供的 CT 和 MRI 图像生成硬脊膜、椎骨和椎间盘的 3D 有限元网格模型。肋骨和肋软骨在研究脊柱运动特性中也非常重要，因此还创建了胸廓模型。这个模型也是为了观察肩胛骨、锁骨和肱骨与上肢运动的关系。缺少臂丛神经的图像，因此在研究数据的基础上建立了该部分的模型。
网格生成
在 Simpleware 中对所有部位以 20 节点单元划分生成网格模型，在 JVISION（日本 JSOL 公司）中设置边界条件，然后采用 LS – DYNA 进行模拟。设置四种分析条件：颈椎后屈、颈椎左侧屈、颈椎左旋转、右上肢外展。测量统计每种情况下施加在臂丛神经的应变分布和大小，以确定应变增大的位置。
模拟结果
本案例的模拟与临床研究结果一致，表明该模型是有效的研究工具。因此，可用于开发双侧臂丛神经损伤的保护方法，帮助减少患者的身体残疾和心理痛苦。未来的研究可以为应变增加更真实的阈值，同时用 FE模型重现更复杂的损伤形式，包括血流等。
参考
- 更多信息与致谢请参考英文原文：https://www.synopsys.com/simpleware/resources/case-studies/analyzing-brachial-plexus-fem.html
- Mihara, A. et. al, 2017. Biomechanical analysis of brachial plexus injury: Availability of three-dimensional finite element model of the brachial plexus. Experimental and Therapeutic Medicine.