1.4.1  三维有限元模型及退变模型的建立  首先提取几何模型，将Dicom格式的CT断层扫描资料导入Mimics 19.0软件，通过三维重建，得到颈椎C2-7椎体几何模型。将颈椎几何模型导入Hypermesh V13.0中，对网格进行划分、优化最终得到包括皮质骨、松质骨、椎间盘等在内的有限元模型，皮质骨是由面网格向内偏置1.5 mm而成的[16-17]，松质骨利用皮质骨的内表面生成，椎间盘(纤维环及髓核)的上下表面分别为上接椎体下表面和下接椎体上表面生成。不同材质的组织间的连接面相同，网格属于流形网格。由于相邻部件在运动中没有相对滑动，因此相邻部件之间采用tie接触。椎间盘包括髓核和纤维环，髓核的体积大约占椎间盘的40%[18]，在椎间盘的中间位置，纤维环在髓核的外部并呈环形包裹髓核。最后导入ABAQUS 6.11中，添加了颈椎中的相关韧带，韧带采用一维单元，且设置为只承受拉力。建立接触对，关节面设置面面接触来模拟各关节之间的相对滑动和分离的运动特性，摩擦系数设为0.10[18]，皮质骨与松质骨、皮质骨与椎间盘设为绑定约束(Tie)，赋予材料参数，材料属性及网格类型见表1。颈椎椎间盘的退变表现为材料性质的改变和几何上的变化[15]，此次研究只针对其材料属性的改变进行研究，通过改变C4-5椎间盘中纤维环和髓核的参数创建不同退化程度的椎间盘，创建了C4-5椎间盘不同程度退变的颈椎(C2-C7)模型，具体参数见表2。 "

1.4.1  三维有限元模型及退变模型的建立  首先提取几何模型，将Dicom格式的CT断层扫描资料导入Mimics 19.0软件，通过三维重建，得到颈椎C2-7椎体几何模型。将颈椎几何模型导入Hypermesh V13.0中，对网格进行划分、优化最终得到包括皮质骨、松质骨、椎间盘等在内的有限元模型，皮质骨是由面网格向内偏置1.5 mm而成的[16-17]，松质骨利用皮质骨的内表面生成，椎间盘(纤维环及髓核)的上下表面分别为上接椎体下表面和下接椎体上表面生成。不同材质的组织间的连接面相同，网格属于流形网格。由于相邻部件在运动中没有相对滑动，因此相邻部件之间采用tie接触。椎间盘包括髓核和纤维环，髓核的体积大约占椎间盘的40%[18]，在椎间盘的中间位置，纤维环在髓核的外部并呈环形包裹髓核。最后导入ABAQUS 6.11中，添加了颈椎中的相关韧带，韧带采用一维单元，且设置为只承受拉力。建立接触对，关节面设置面面接触来模拟各关节之间的相对滑动和分离的运动特性，摩擦系数设为0.10[18]，皮质骨与松质骨、皮质骨与椎间盘设为绑定约束(Tie)，赋予材料参数，材料属性及网格类型见表1。颈椎椎间盘的退变表现为材料性质的改变和几何上的变化[15]，此次研究只针对其材料属性的改变进行研究，通过改变C4-5椎间盘中纤维环和髓核的参数创建不同退化程度的椎间盘，创建了C4-5椎间盘不同程度退变的颈椎(C2-C7)模型，具体参数见表2。 "

2.1  模型有效性验证结果  此次研究建立了C2-C7颈椎模型，完整有限元模型见图1。依据前人的研究施加不同工况的力及扭矩[21-23]，测量颈椎各节段的活动度，结果见表3。 "

2.1  模型有效性验证结果  此次研究建立了C2-C7颈椎模型，完整有限元模型见图1。依据前人的研究施加不同工况的力及扭矩[21-23]，测量颈椎各节段的活动度，结果见表3。 "

2.2  不同退化模型椎间盘的应力分布  推拿过程中，C4-5 3种退变情况下的椎间盘上表面应力云图分别见图2-6。图2为承受头部压力40 N时，C4-5 3种退变情况的椎间盘上表面应力云图，由图可知，正常、轻度退变、重度退变模型的椎间盘在左上边缘处均有应力集中区域，但2种椎间盘退变模型在左下边缘也出现应力集中现象，并且2种退变椎间盘的应力集中区域面积明显大于正常模型。图3显示颈椎受拉140 N，3种退变情况下的C4-5椎间盘上表面应力云图，由图可知受拉牵引时，应力较大区域集中于左上边缘处，最大Von Mises应力：重度退变>轻度退变>正常。 "

2.2  不同退化模型椎间盘的应力分布  推拿过程中，C4-5 3种退变情况下的椎间盘上表面应力云图分别见图2-6。图2为承受头部压力40 N时，C4-5 3种退变情况的椎间盘上表面应力云图，由图可知，正常、轻度退变、重度退变模型的椎间盘在左上边缘处均有应力集中区域，但2种椎间盘退变模型在左下边缘也出现应力集中现象，并且2种退变椎间盘的应力集中区域面积明显大于正常模型。图3显示颈椎受拉140 N，3种退变情况下的C4-5椎间盘上表面应力云图，由图可知受拉牵引时，应力较大区域集中于左上边缘处，最大Von Mises应力：重度退变>轻度退变>正常。 "

2.2  不同退化模型椎间盘的应力分布  推拿过程中，C4-5 3种退变情况下的椎间盘上表面应力云图分别见图2-6。图2为承受头部压力40 N时，C4-5 3种退变情况的椎间盘上表面应力云图，由图可知，正常、轻度退变、重度退变模型的椎间盘在左上边缘处均有应力集中区域，但2种椎间盘退变模型在左下边缘也出现应力集中现象，并且2种退变椎间盘的应力集中区域面积明显大于正常模型。图3显示颈椎受拉140 N，3种退变情况下的C4-5椎间盘上表面应力云图，由图可知受拉牵引时，应力较大区域集中于左上边缘处，最大Von Mises应力：重度退变>轻度退变>正常。 "

2.2  不同退化模型椎间盘的应力分布  推拿过程中，C4-5 3种退变情况下的椎间盘上表面应力云图分别见图2-6。图2为承受头部压力40 N时，C4-5 3种退变情况的椎间盘上表面应力云图，由图可知，正常、轻度退变、重度退变模型的椎间盘在左上边缘处均有应力集中区域，但2种椎间盘退变模型在左下边缘也出现应力集中现象，并且2种退变椎间盘的应力集中区域面积明显大于正常模型。图3显示颈椎受拉140 N，3种退变情况下的C4-5椎间盘上表面应力云图，由图可知受拉牵引时，应力较大区域集中于左上边缘处，最大Von Mises应力：重度退变>轻度退变>正常。 "

2.2  不同退化模型椎间盘的应力分布  推拿过程中，C4-5 3种退变情况下的椎间盘上表面应力云图分别见图2-6。图2为承受头部压力40 N时，C4-5 3种退变情况的椎间盘上表面应力云图，由图可知，正常、轻度退变、重度退变模型的椎间盘在左上边缘处均有应力集中区域，但2种椎间盘退变模型在左下边缘也出现应力集中现象，并且2种退变椎间盘的应力集中区域面积明显大于正常模型。图3显示颈椎受拉140 N，3种退变情况下的C4-5椎间盘上表面应力云图，由图可知受拉牵引时，应力较大区域集中于左上边缘处，最大Von Mises应力：重度退变>轻度退变>正常。 "

在推拿作用下纤维环选取点的轴向应力时程曲线见图7，由图可知，3种退变的曲线变化趋势基本相同。0-1阶段(受头部压力作用)，纤维环最大应力大小为：重度退变>轻度退变>正常；时程为3(即旋转角15°)时，纤维环轴向应力为：重度退变>轻度退变>正常。推拿作用下纤维环选取点的轴向位移时程曲线图见图8，在旋转时，3种退变模型的轴向位移值有明显不同：正常>轻度退变>重度退变。 "

在推拿作用下纤维环选取点的轴向应力时程曲线见图7，由图可知，3种退变的曲线变化趋势基本相同。0-1阶段(受头部压力作用)，纤维环最大应力大小为：重度退变>轻度退变>正常；时程为3(即旋转角15°)时，纤维环轴向应力为：重度退变>轻度退变>正常。推拿作用下纤维环选取点的轴向位移时程曲线图见图8，在旋转时，3种退变模型的轴向位移值有明显不同：正常>轻度退变>重度退变。 "

在推拿作用下髓核选取点的轴向应力时程曲线见图9，3种模型的应力时程曲线变化趋势基本相同。受压40 N时，髓核选取点的应力值为负，髓核轴向应力大小为：正常>轻度退变=重度退变；施加推拿手法，拉伸和旋转牵引该点轴向应力逐渐增大为正值，时程为3时(即旋转角15°)，髓核轴向应力为轻度退变>重度退变>正常。推拿作用下髓核选取点的轴向位移时程曲线见图10，在受压和受拉两个阶段3种模型的轴向位移基本相同，而在旋转时，3种模型的轴向位移值有明显不同：正常>轻度退变>重度退变。 "

在推拿作用下髓核选取点的轴向应力时程曲线见图9，3种模型的应力时程曲线变化趋势基本相同。受压40 N时，髓核选取点的应力值为负，髓核轴向应力大小为：正常>轻度退变=重度退变；施加推拿手法，拉伸和旋转牵引该点轴向应力逐渐增大为正值，时程为3时(即旋转角15°)，髓核轴向应力为轻度退变>重度退变>正常。推拿作用下髓核选取点的轴向位移时程曲线见图10，在受压和受拉两个阶段3种模型的轴向位移基本相同，而在旋转时，3种模型的轴向位移值有明显不同：正常>轻度退变>重度退变。 "

关节应力集中区域选取点在推拿作用下的Von Mises应力时程曲线图见图11，正常、轻度退变、重度退变3种模型C4-5关节选取点的Von Mises应力时程曲线变化趋势基本相同。在承受头部重力时，C4-5关节处应力随退变程度增加而增大。受拉力牵引后，正常模型和轻度退变模型的应力值趋于0，重度退变模型的关节应力值降低但大于正常模型和轻度退变；旋转为角度15°时，正常模型的应力值明显小于其他2种退变模型的应力值。 "

在头部压力下，C4-5椎间盘不同退化的颈椎各节段的关节最大接触应力见表4，由数据对比可知退化程度对C4-5节段的最大关节接触应力有明显影响，且C4-5最大关节接触应力随C4-5椎间盘退化程度增加而增大，对其余节段的关节接触应力影响较小。 "

同样，推拿作用下的C4-5关节接触应力随退化程度增加也增大，其余节段影响不明显，见表5。 "

头部压力下，C4-5椎间盘不同退化颈椎各节段椎体最大Von Mises应力见表6，数据对比可知，C4-5椎间盘退化主要对该椎间盘相连的上下椎体，即C4，C5椎体有明显影响，且退化越严重椎体的应力越大，而对其他椎体影响不明显。 "