有限元分析在骨盆骨折生物力学研究中的应用

骨盆生物力学研究是诊断和治疗骨盆骨折的基础。骨盆为不规则结构,个体差异大,其复杂的周围组织结构以及损伤机制给诊断和治疗带来了困难。利用人体骨盆做力学实验存在很多困难和问题,有限元分析（ finite element analysis,FEA）为之提供了新方向。随着FEA有关软件和仪器的开发,改善了骨盆骨折的诊断和治疗。利用FEA来预测、诊断、治疗、评估骨盆骨折进行科学的有限元分析为各方面研究提供了条件。本文依据骨盆骨折最新研究文献,对FEA在骨盆骨折生物力学方面的研究作一综述。     

镁合金与钛合金经口咽前路寰枢椎复位内固定钢板治疗寰枢椎脱位的三维有限元分析

目的 应用三维有限元分析评价镁合金与钛合金制备的经口咽前路寰枢椎复位内固定钢板(transoralpharyngeal atlantoaxial reduction plate,TARP)系统治疗寰枢椎脱位后的生物力学性能,测试镁合金材料制备TARP系统的可行性,为临床手术治疗提供理论依据. 方法 选择1例典型寰枢椎骨折脱位患者,并与临床已经应用的钛合金材料制备的TARP系统进行CT薄层扫描,获得DICOM图像数据.导入三维有限元分析软件,分别模拟使用钛合金与镁合金两种不同材料制备TARP系统进行复位与内固定,应用三维有限元分析法计算两种不同材料内固定后寰椎、枢椎、内固定材料以及C2/3的关节突关节应力变化,并进行统计学分析. 结果 (1)所建寰枢椎脱位复位与内固定有限元模型几何相似性好,共包含53586个节点、180784个单元;(2)在模拟头颅位于中立时,应力集中区域分别为C2/3关节突,其次是寰椎前弓、后弓和侧块;再次为C2椎弓;(3)镁合金和钛合金两种材料制备的TARP系统,在相应的力学分布上差异有统计学意义(P＜0.05) 结论 (1)应用CT扫描获取寰枢椎空间结构信息建立的寰枢椎模型可用于生物力学试验;(2)采用现有的钛合金TARP系统治疗寰枢椎脱位,保持寰椎前弓、后弓完整,侧块处植骨融合确实,可以更好保持寰枢椎的稳定性;寰枢椎融合后,相邻节段的关节突受力增加,加速退变,应密切随访;(3)相对于钛合金TARP,采用镁合金材料制备TARP系统进行复位固定,前述应力集中区域的峰值降低,应力分布均匀性提高.     

种植体基台与修复冠间粘接界面三维有限元应力分析

种植体-冠修复(implant supported single crown,ISSC)以其美观舒适,手术损伤小,不伤邻牙,结构精简,使用自然,坚固耐用而受到患者欢迎.在种植-冠修复的过程中,采用粘接固位与种植体基桩相连接的方式,其固位力大小除与设计、制作等因素相关外,主要受修复冠材料和种植体基台的类型以及粘接剂种类的影响.本文对其这三方面因素的研究进展综述如下.     

心率与血压变异性的多变量、多维信号分析进展

心率变异性与血压变异性反映心血管系统自主神经的调制活动，近年研究已向多变量、多维、动态分析方向发展。心率与血压变异性的多变量系统辨识、时频分析及非线性动力学分析等技术方法，将在心血管疾病的危险性预报、病情评估、疗效评价及特种环境医学等领域有更多应用。     

胫股关节接触特性及含前交叉韧带重建隧道软骨应力仿真研究

目的研究软骨在胫股关节接触下受骨质材料属性变化以及前交叉韧带重建前后对软骨受力分布的影响。方法根据CT和MR I扫描数据,采用图像的阈值分割与配准技术建立了包括股骨、胫骨和关节软骨胫股关节模型并规划移植隧道。对正常/退变骨质(弹性模量为正常骨质的4/5,3/4,1/2,1/10)的胫股关节和含重建隧道的术后关节分别施加载荷(0.5,1,1.5,2 BW)进行接触应力有限元分析。结果随着关节处骨质材料弹性模量的降低,软骨表面所受的压力和应力均会增加;另外,单/双束重建隧道使胫股关节中的软骨面间的接触面积增大,降低软骨所承受的最大压力和应力。结论骨质材料属性的下降增大了关节软骨退化的可能性,前交叉韧带重建隧道减弱了关节抵抗接触载荷的能力,本研究对降低重建术后关节软骨退变及拟定术后的康复方案具有实用价值。     

心率变异性的分析方法及其在航天医学领域的应用

心率变异性(heart rate variability,HRV)分析是无创检测心脏自主神经调节功能的一种手段,因其可以定量评估自主神经系统活动以及心脏的内在动力学机制、解释和预测心脏的运动过程而获得广泛的应用,并成为心电信号处理领域的一个前沿热点.目前HRV信号的分析方法主要有线性分析和非线性分析方法.本文综述了目前国内外HRV分析方法的研究进展,并对其在航天医学领域内的发展方向做了展望.     

基于Cite Space可视化分析我国多发伤急救研究热点及趋势

目的 梳理国内多发伤急救相关研究文献,分析研究现状、热点和趋势,为我国多发伤急救研究提供借鉴和指导。方法 检索中国知网数据库中2011—2021年关于多发伤急救的相关文献,使用Cite Space 6.1.R3可视化软件对该领域的年发文量、机构、作者、关键词进行分析。结果 最终纳入多发伤急救研究文献2 519篇,整体发文数量较平稳,以2016年为小高峰;发文量最高的机构是华中科技大学附属同济医院。多发伤急救研究热点包括院前急救、并发症护理、风险因素分析和预后效果评估,研究前沿包括不同多发伤人群的诊断、治疗、手术和护理体会等方面。结论 本文通过可视化分析国内多发伤急救研究的热点及趋势,指明了多发伤目前研究存在的问题和未来研究发展的方向,为进一步完善多发伤急救卫生服务和管理体系提供指导。     

缺血诱导的肝癌细胞静止及自噬依赖

<正>摘要目的通过分析肝细胞癌(HCC)在缺血环境中存活的细胞周期动力学、化学敏感性及分子依赖特征,探讨其对经动脉栓塞术(TAE)治疗HCC的增强作用。材料与方法本动物研究均依据相应机构批准的协议执行。肝癌细胞生长的动力学研究均在标准的缺血环境中进行,应用流式细胞仪进行细胞生存率和细胞周期动力学的测量,细胞毒性分析采用比色细胞增殖试验法,癌症基因组阿特拉斯HCC RNA序     

失重条件下人体动力学方程及开门动作分析

为分析失重时人体动力学方程及开门动作,利用Ｋａｎｅ－Ｈｕｓｔｏｎ方法,建立了失重状态下人体动力学一般方程组,并针对人在太空中的实际情况给了同该方程组运用于“悬空”和“单点支撑”时的具体形式,分析研究了人在太空中开门的动力学问题,计算了开门后的人的“漂浮”运动演化情况,给出运动演化曲线和位置变化图。     

掌骨受轴向压力作用下的腕部生物力学分析

目的 研究正常腕部载荷传递及关节接触应力分布情况,以及腕横韧带切除对腕部生物力学的影响.方法 通过CT扫描图像数据对腕部进行三维有限元建模,计算并分析掌骨受轴向压力作用下正常腕部载荷传递及接触应力的分布,以及腕横韧带切开前后腕骨运动的变化情况.结果 腕部载荷传递及关节接触应力分布情况与前人实验数据相当接近;腕横韧带的切除导致舟骨发生向桡侧和掌侧的偏移,以及掌向屈曲和向桡侧的转动,而整个腕管结构则产生更大的桡侧偏移.结论 立体构架了包括整个腕管结构、远端尺骨和桡骨以及近端掌骨的腕部整体三维有限元模型.本模型可以较好地模拟腕管和桡腕关节载荷传递与接触应力的分布情况,为进一步探讨腕部结构的力学行为提供了一个可操作的平台.通过计算分析腕管松解术对腕骨运动的影响,为腕管综合征的临床手术、术后康复等提供了相关的理论依据.     

快速成型技术在颌面头颈外科中的应用

快速成型技术(rapid prototyping,RP)是指在计算机的控制下,利用三维重建数据,短时间内通过材料的堆积制作出物体原型的一种数字化成型技术。近年来在国内外医学多个领域开始应用并迅速发展,但在我国尚未推广,临床应用还存在诸多问题。本文主要从快速成型技术的原理、模型制作过程以及在颌面头颈外科领域中的应用和前景方面作一评述。     

结合Micro-CT技术的上颌第一前磨牙三维模型的建立

目的建立上颌第一前磨牙的精细三维模型,并最终应用于有限元分析(FEA)。方法用M icro-CT对选取的完整上颌第一前磨牙进行扫描,将获得的CT影像通过M im ics8.1软件进行拟合,初步形成模型。再将模型转入Geom agic7软件进行修改和细化,最终形成FEA软件可识别的实体三维模型。结果成功建立了上颌第一前磨牙的三维模型,并摸索出一套行之有效、方便快捷的有限元模型建立方法。结论结合M icro-CT技术的牙体组织三维重建可以获得极高的真实性和精确性,能够满足各种牙体生物力学分析的需要。     

传染病动力学建模研究进展

传染病动力学建模是探索传染病的传播规律、研究有效防控策略的重要方法。本文介绍了主要的几类传染病动力学建模方法,分析了这些方法的特点,并讨论了传染病动力学建模的发展方向以及如何选择合理的模型进行研究。     

3T磁共振高分辨动态增强诊断小乳癌的应用研究

目的:探讨磁共振高分辨动态增强检查对小乳腺癌诊断的临床应用价值。方法:回顾性分析病理证实的20例(21个病灶)小乳腺癌(最大径≤2cm)的MRI高分辨动态增强检查的形态学及血流动力学特征。结果:小乳腺癌的特征性表现为形态不规则或分叶、边缘不规则或者毛刺、不均匀环形强化的肿块样病变以及局灶、不均匀或簇集样强化的非肿块病变,时间-信号强度曲线:平台型7例(33.3%),流出型14例(66.7%)。对侧对称部位正常乳腺为逐渐轻度强化,时间-信号强度曲线均为持续型。结果显示小乳腺癌灶与正常乳腺组织之间的血流动力学变化有显著差异。结论:3T磁共振高分辨动态增强检查能够提供清晰、丰富的形态学及血流动力学信息,对小乳腺癌的诊断和鉴别诊断具有重要价值。     

人淋巴细胞质分裂阻断的微核方法:体内老化效应和低剂量X线照射结果分析

为了克服常规微核方法不能区分分裂和不分裂细胞,使微核分析能用于人淋巴细胞研究,并能排除细胞动力学问题,特发展了细胞质分裂阻断微核技术(CB法)。为此,本文研究自然微核率与年龄的关系,以及X线低剂量照射的效应与其它方法的灵敏性比较。材料与方法:体内老化组和X线低剂量照射组分别选择健康者42名(20～85岁)和12名(20～30岁)。全血以Ficoll-Hypaque梯度分离淋巴细胞,在     

基于知识图谱的海上搜救相关研究可视化分析

目的直观展现我国海上搜救研究领域的相关现状和热点, 系统分析未来海上搜救的研究趋势。方法以2000-2021年中国知网(CNKI)收录的1 474篇相关文献及Web of Science收录的778篇英文文献为研究样本, 采用CiteSpace软件绘制核心作者、研究机构及科学研究热点的知识图谱, 分析国内海上搜救相关研究的交互信息, 描绘该领域发展态势。结果国内海上搜救研究历经平稳发展期、快速增长期与缓慢衰减期, 相比较国外快速发展的海上搜救体系, 国内体系已逐渐成熟;该领域具有部分核心作者群, 相关研究仍有提升空间, 部分作者间合作较为紧密, 机构间的合作较为分散, 主导研究机构为江苏太仓海事处、上海海事海测大队、东海救助局等。结论未来海上搜救相关研究将会聚焦在无人机、救助船、全球定位系统等的应用, 以及应急管理要素等方面。     

低温手术过程多维传热有限元分析

目的 通过有限元分析,给出低温手术过程组织三维瞬态温度场;考察人体血液灌注和代谢产热对其影响,为优化设计冷刀提供参考。方法 充分考虑组织物性和内热源的非线性,使用基于有限容积法的大型商业有限元软件Ansys求解描述低温手术过程组织传热问题的经典生物传热方程。结果 考虑血液灌注和代谢产热后,组织局部降／复温速率降低、所经历的最低温度绝对数值减少;对应时刻,组织内局部温度梯度增加;相同手术方案下,组织内冻结区域减小,且冰球生长过程减慢。结论 人体血液灌注和代谢产热对低温手术过程影响显著,体外实验由于无法模拟血液灌注和代谢产热效果而对冷刀的优化设计作用有限,必须进行在体实验以优化冷刀及其相应的低温手术方案。     

基于血流动力学的大脑中动脉分叉处与侧壁动脉瘤破裂风险研究

目的旨在结合血流动力学研究大脑中动脉瘤(MCAA)分叉和侧壁部位对其破裂风险的影响。方法本研究回顾性分析术前行头颅CT血管成像(CTA)并经颅内血管造影或手术确诊的MCAA病人193例,未破裂组24例[(58.5±8.5)岁],破裂组169例[(54.9±10.3)岁],收集病人的临床资料及动脉瘤的形态学参数,同时对2组进行流体力学计算分析,获得壁剪应力、振荡剪切指数(OSICV)等血流动力学参数。采用独立样本t检验、Mann-Whitney U检验或χ2检验、Fisher精确检验比较破裂/未破裂组间各参数差异,采用Logistic回归分析破裂的独立风险因素,并分别比较分叉和侧壁处动脉瘤破裂相关的血流动力学差异。结果破裂和未破裂组间临床资料的差异无统计学意义(P>0.05)。与未破裂组相比,破裂组动脉瘤多分布于大脑中动脉分叉处,血流模式复杂、集中,血流冲击区域小且不稳定,OSICV低(均P<0.05)。Logistic回归分析显示复杂的血流模式、血流冲击面积小及小的OSICV是预测MCAA破裂状态的独立风险因素(均P<0.05)。侧壁动脉瘤破裂组的血流冲击小,而分叉处动脉瘤破裂组则血流更复杂、更集中,血流冲击区域更小,更不稳定(均P<0.05)。结论血流复杂程度、冲击面积和OSICV是MCAA破裂的独立危险因素,MCAA所处部位会影响破裂风险。     

风湿性二尖瓣疾病肺小血管病理定量分析及其与二尖瓣病变的关系

本研究在国内首次采用图像分析系统对23例风湿性二尖瓣疾病患者肺小血管病理改变进行定量分析,并将风心组肺小血管厚度半径比(WT/R)与二尖瓣病变性质和狭窄程度以及病程(年)进行了直线相关分析.结果发现,肺小血管WT/R与二尖瓣病变性质、狭窄程度以及病程均有明显的相关性.     

脊椎—脑脊液流固耦合模型的有限元分析

目的研究脊椎在脑脊液流体力学作用下应力载荷分布,为开发脑脊液生物反应器提供方案支持和实验数据支撑。方法合理设定阈值,利用CT数据建立脊椎-脑脊液流固耦合模型;对三维模型进行结构化网格划分预处理后,采用有限元分析软件进行力学模拟仿真;对比分析脑脊液流速分别为5cm/s、8cm/s及12cm/s条件下,硬脊膜及脊椎的应力分布与形变。结果脑脊液流动过程中,其表面速度由多个切向分量构成,在硬脊膜横截面的曲率最大处,产生了最大速度矢量值,且当流速为5cm/s、8cm/s和12cm/s时,该值分别为13.42cm/s、16.29cm/s和58.78cm/s。3种流速下,硬脊膜的最大应力分别为4.3837×10~(-5) Mpa、7.3233×10~(-5) Mpa和3.1131×10~(-4) Mpa;位移量分别为0.1317cm、0.2007cm和0.5509cm。脊椎应力最大值分别为5.5856×10~(-5) Mpa、8.7411×10~(-5) Mpa和6.9357×10~(-4)Mpa。结论脑脊液流速增大会导致脊椎骨应力增加;应力变化对周围组织产生横向位移,导致应力向周围组织扩散。