漏斗胸合并脊柱侧弯是一种先天性疾病,其病症为胸骨体向内凹陷且伴有脊柱侧弯症状,该疾病会导致前胸下部成漏斗状,对心脏产生压迫,影响患者的心肺功能,同时对患者的心理产生不良的影响。因为盲目矫形可能会加重脊柱侧弯,临床上医生只能被迫放弃手术。目前漏斗胸合并脊柱侧弯矫形过程的研究多数依靠数值模拟,数值模拟的优点是进行参数研究方便,但也有一定的局限性,数值模拟的准确性需要通过实验进行验证。受伦理限制,目前无法通过在体的电测试验获得矫形过程中胸廓骨骼的应变分布规律,同时因为无法获得漏斗胸合并脊柱侧弯的尸体标本也无法进行尸体的电测试验。数值计算结果可以通过动物试验和人工胸廓模型试验进行验证,考虑到动物胸廓模型的的长轴位于矢状面与人体胸廓模型长轴位于冠状面不同,本文采用人工胸廓模型进行电测试验。胸廓模型的制作实践显示,制作漏斗胸合并脊柱侧弯的胸廓模型十分复杂,不仅进行3D打印的价格昂贵,而且3D打印的材料与骨骼材料的材料参数差别较大。作者采用高分子材料制作一个正常的人工胸廓模型,对人工胸廓模型进行生理载荷作用下的电测实验,并对实验结果进行了数值模拟,比较了与实验结果的误差。人工胸廓模型包括2块胸骨、12块胸椎及12对肋骨,通过连接件连接了胸骨,肋骨和胸椎。实验中运用电子万能试验机对人工胸廓模型施加生理载荷,并运用静态应变测量系统测出人工胸廓模型在生理载荷作用下各部位的应变,主要测量胸骨、肋软骨、肋骨近端和肋骨远端部位的应变。其中实验方案的设计和测点布置参考了数值计算结果。为了与实验结果进行比较,实验前对人工胸廓模型进行CT扫描,然后运用Mimics和Geomagic studio软件重建了人工胸廓的三维模型,导入有限元分析软件ABAQUS6.11中进行人工胸廓模型在生理载荷作用下的数值模拟仿真分析,主要分析人工胸廓模型在生理载荷作用下的位移场、应力应变场。参数研究主要考虑了两种因素,一是研究了肋软骨对人工胸廓模型在生理载荷作用下的位移场和应力应变场的影响,二是在胸椎之间创建了椎间盘,研究了椎间盘对人工胸廓模型在生理载荷作用下的位移场和应力应变场的影响。最后对人工胸廓模型在生理载荷作用下的实验结果与数值模拟结果进行了对比,分析了影响误差的因素。文中结果对于指导漏斗胸合并脊柱侧弯矫形过程的数值模拟和进行胸廓模型的电测试验研究有参考价值。