新型内镜连续缝合器械的结构改进及分析

目的设计一种新型内镜连续缝合器械,用以克服现有内镜缝合器不能一次性连续释放金属夹的不足,并对内镜缝合器的抓钳提出两种改进方案,通过有限元分析方法,验证其改进后的组织抓持效果。方法比较分析对齿(原有,抓钳A)、交错齿(抓钳B)、折角交错齿(抓钳C)3种结构抓钳在抓取胃壁组织时,组织受到的压力大小及其分布;然后对组织施加7.5 mm拉伸位移,模拟闭合时器械运动以及组织回弹过程的影响。结果抓钳A、B闭合组织时,最大应力发生在距离转轴最近的第1对齿上,分别为10.39、10.11 kPa。抓钳C闭合组织时,最大应力发生在第2对齿上,为11.35 kPa。抓钳A、B作用的组织,距离转轴越远,其受到抓钳齿的压力越小。而在抓钳C作用下,器械-组织接触面的压力峰值几乎没有变化。在拉伸位移的作用下,抓钳C没有滑脱;而抓钳A、B拉伸位移分别达到5.0、6.5 mm时从组织上滑脱。结论折角交错齿结构的抓钳闭合时对组织的压力峰值较为稳定,在远离转轴的组织上也能提供充分接触,增大了器械-组织界面的摩擦力,使得抓钳具有更好的抗滑脱能力,提高连续缝合器械的闭合效果。     

钳齿形貌对腹腔镜夹钳安全性的影响

目的:对比不同齿形腹腔镜夹钳的夹持效果,以确定其各自安全夹持组织的能力,为夹钳优化设计提供参考。方法:通过ANSYS有限元分析,对比梯形齿、钉形齿、直角楔形齿、等腰楔形齿4种齿形钳头压缩量和牵拉效果关系,并通过应变云图分析夹持能力不同的原因。以钳头夹持组织不损伤、不滑脱为判断标准,评价各齿形夹持能力。结果:直角楔形齿具有最优越的安全夹持能力,钉形齿最容易损伤组织,且其安全牵拉能力最差;梯形齿安全牵拉能力与等腰楔形齿相近,但等腰楔形齿安全压缩量更优。齿数对牵拉效果影响明显。结论:腹腔镜夹钳夹持能力取决于钳齿形貌和齿数,安全夹持性由最大应力和钳制能力共同决定。峰值应力大的齿形并不表示夹持能力强,牵拉能力应考虑钳制变形能力。     

腹腔镜器械与生物组织的接触力学分析

目的 建立生物组织与腹腔镜器械的接触变形模型,进行接触应力应变分析。方法 利用Kelvin-Voigt模型及Hertz接触理论,建立楔形、圆形齿结构的器械与生物组织接触变形模型,分析接触应力及应变随时间变化的情况;并运用有限元分析及生物阻抗测量方法,比较不同器械结构与组织接触后的变形及应力变化情况。结果 不同结构的齿在抓取组织时对组织造成不同的应力应变。楔形齿结构对组织造成的应力最大,圆形齿最小,楔形与圆形混合齿介于两者之间。结论 楔形与圆形混合齿可以有效减少抓钳与组织接触时产生的过载压力,从而能够减小楔形齿对组织造成的伤害,增强圆形齿抓取组织的能力。在临床上,该方法可为腹腔镜器械的安全使用和设计提供重要建议。     

新型内镜连续止血闭合器械的设计与分析

目的设计一种新型内镜连续止血闭合器械,并进行有限元分析,验证其是否满足实现组织闭合功能的设计要求。方法在器械抓钳聚拢目标组织后推送金属夹,使其部分穿透组织,通过金属夹与抓钳内壁的相互挤压强迫金属夹细臂弯曲闭合,完成施夹后金属夹留在组织上,并对金属夹施加2 mm反向位移。设定金属夹材料弹性极限为239.0 MPa,抗拉强度为901.0 MPa。结果在穿刺组织过程中金属夹没有发生变形,最大应力为212.6 MPa;在闭合过程中变形符合设计预期,最大应力为727.7 MPa;在反向2 mm位移下金属夹最大应力为75.8 MPa。金属夹在施夹过程和2 mm位移作用下材料均未失效,最大总应力为741.0 MPa。结论设计的新型内镜连续止血闭合器械能够一次性施放4个金属夹,具备用于聚拢组织的独立抓钳,能够减少更换金属夹的时间并提高施夹准确性,同时有限元方法验证了器械在使用过程中是安全可靠的。     

腹腔镜手术钳夹持组织过程中安全性研究

腹腔镜手术钳夹持组织操作过程中,过大的夹持力会造成组织损伤,引发各种术后并发症。本文应用活体兔大肠作为组织模型,利用试验研究、有限元模拟和病理性分析相结合的方法,对不同齿形和边缘倒角的手术钳钳头的夹持操作进行了安全性定量评估。结果表明,组织中产生的应力集中和组织中损伤最严重的部位均出现在与钳头边缘接触的区域;增加钳头边缘倒角曲率半径和齿形弧度,均可以减轻夹持时造成的组织损伤。试验结果可为无创手术钳的设计和选型提供基础数据。     

按摩头形状对人体颈部组织力学作用的影响

目的通过建模仿真评价不同尺寸按摩头作用下的人体颈部组织响应,为按摩器设计提供指导。方法通过CT扫描获得按摩部位的人体组织灰度图像,使用逆向重建方法建立人体按摩部位组织的三维模型,使用非线性有限元方法分析在10 mm和15 mm两种半径按摩头在逐渐压入10 mm过程中肌肉和颈椎内承受应力、应变和按摩力的变化规律,以及对骨骼和组织的损伤和影响。结果 15 mm半径按摩头压入深度分别为6、7 mm时,局部最大应力分别为3.0、3.4 MPa,超过人体静脉损伤极限;压入深度6 mm时在颈椎骨产生1 MPa左右的应力。10 mm半径按摩头在压入深度分别为5、6 mm时,局部最大应力分别为3.2、3.7 MPa,超过人体静脉损伤极限;压入深度8 mm以上时在颈椎骨产生1 MPa以上的应力。结论从避免局部损伤来说,10 mm按摩头的按压深度不宜超过5 mm,15 mm半径按摩头不宜超过7 mm;大按摩头作用范围大,按摩力更柔和。     

膝关节假体股胫接触面积的影响因素

目的通过建立自动化流程对膝关节假体股胫接触面积的影响因素进行分析,总结设计参数对接触面积的影响规律,并找到最大接触应力和接触面积之间的关系。方法在Isight中建立参数化有限元模型,包括几何模型自动变参、自动化有限元前处理和有限元运算3个组件,实现自动化流程,提取接触面积进行统计学分析。结果有限元模型用Tekscan应力分布系统进行验证。当股骨、胫骨矢状面半径逐渐接近时,接触面积最大为295 mm~2。股骨矢状面半径对接触面积是正效应,而胫骨矢状面半径是负效应。最大接触应力和接触面积近似呈线性负相关。结论通过分析股胫矢状面半径对接触面积和接触应力的影响规律,为临床降低衬垫磨损提供设计依据。     

卵泡形态质量的诊断系统的研究

目的:探讨人工神经网络在诊断卵泡形态质量上的价值。方法:使用MATALB软件中的神经网络工具箱(NeuralNetwork Toolbox),设计一个自组织竞争型神经网络并训练网络。网络以五个形态参数(卵泡面积、周长、最大直径、等效圆直径、似圆度)为输入,输出为健康、一般和差三种形态类型。结果:训练好的神经网络可以准确的对卵泡形态分类。结论:人工神经网络在诊断卵泡形态质量上有很好的应用前景。     

不同载荷条件对后牙单种植体义齿下颌骨应力的影响

目的探讨垂直和斜向载荷作用于下颌后牙单种植体支持式义齿不同载荷点对下颌骨应力分布的影响。方法应用部分下颌骨CT扫描图像建立下颌骨的三维有限元模型,根据测量数据建立种植体的三维有限元模型,建立半解剖式种植义齿牙冠的三维有限元模型;在下颌第一恒磨牙种植体义齿各咬合点分别加垂直和斜向载荷,计算下颌骨所受的最大等效应力。结果在垂直和斜向载荷作用下,下颌骨的最大等效应力位于颈周骨皮质的上方;在相同的垂直斜向载荷下,不同咬合点加载时,下颌骨上所产生的最大等效应力有明显差异;同一载荷点在大小相同、方向不同的载荷作用下,下颌骨的最大等效应力有明显差异。结论在垂直和斜向载荷作用下,下颌骨的最大等效应力位于颈周骨皮质的上方,向根尖部递减;远中尖斜向加载时颈周骨皮质的上方的等效应力最大;载荷方式是影响颈周骨皮质应力分布的重要因素。     

微创肝门阻断夹持器腹腔镜专用手术钳设计

目的 设计一种新型微创肝门阻断夹持器腹腔镜专用手术钳。方法 基于医用不锈钢腹腔镜手术钳模型，利用三维建模软件（Solidworks）完成手术钳结构设计，基于力矩平衡方程及静力平衡方程对钳口的受力状态进行分析，并基于有限元分析软件（Ansys），对手术钳关键部件的受力状态开展研究。结果 影响手术钳力学性能的因素有4个，分别是钳口与中心线的夹角θ、夹持面与转动点移动方向之间的夹角β、钳口受力点与转动点之间的距离l、最大位移点与转动点之间的距离l0。在进行手术钳设计时应尽量减小β角，同时尽可能增加l0与l的比值。钳头部位不可设计的过长，否则会影响夹持效果。在进行手术钳设计时需将手柄和驱动杆固定，从而使其可以同时达到最大位移。在对手柄施加一定位移载荷时，钳口闭合后手柄的最大应力为1.79 MPa，钳口处的最大应力为3.07 MPa，上述应力值均低于其制作材料的许用强度。结论 所设计的新型肝门阻断夹持器腹腔镜专用手术钳强度满足要求，不会发生破坏现象。     

52例青少年骨性安氏Ⅱ类高角病例切牙区牙槽骨开窗和骨开裂的锥形束CT特点

目的 应用锥形束CT(CBCT）探讨52例青少年骨性安氏Ⅱ类高角错畸形切牙区骨开窗和骨开裂的发生率及分布情况，为临床正畸治疗提供一定的依据。 方法 自2013年7月至2018年1月于承德市口腔医院进行CBCT检查的患者中，随机选取临床诊断为骨性Ⅱ类高角错畸形青少年病例52例，将其扫描数据导入SIDEXIS XG 2.56软件，在测量平面上根据定义诊断上下切牙区牙槽骨骨开窗和骨开裂，并采用χ²检验的方法对其分布在性别、上下颌骨、牙位间的差异进行数据分析。 结果 在样本人群中牙槽骨缺损的发生率高达86.53%。其中骨开窗和骨开裂的发生率分别为65.38%和67.30%。416颗纳入牙中82颗牙齿出现骨开窗,107颗牙齿出现骨开裂。骨开裂发生率在牙位间差异显著（P<0.05)。骨开窗发生率上下颌骨差异无统计学意义（P>0.05）,骨开裂则主要发生于下颌骨（P<0.05)。男性与女性切牙区牙槽骨骨开窗与骨开裂的发生率差异无显著性。 结论 青少年骨性安氏Ⅱ类高角错畸形患者在正畸治疗前切牙区即存在广泛的牙槽骨缺损，正畸治疗开始前及过程中医师应密切关注患者牙槽骨解剖形态。     

Ⅱ类骨质下上颌窦区垂直骨高度不足时应用短种植体长度和直径的优化分析

背景：应用短种植体在上颌窦区种植后生物力学指标会有哪些变化？ 目的：建立包含上颌窦的Ⅱ类骨质真实上颌骨模型,观察Ⅱ类骨质下上颌窦区垂直骨高度为9 mm时应用短种植体的最佳的长度和直径范围。 方法：建立包含短种植体的上颌窦区Ⅱ类骨质的骨块三维有限元模型,设定短种植体直径为4~6 mm和长度为6~8 mm,分析直径和长度对颌骨的等效应力峰值。 结果与结论：垂直(颊舌)加载时,随着直径增加,皮、松质骨的等效应力分别下降26%(40%)和31%(45%),随着长度增加,皮质骨和松质骨的等效应力峰值分别下降8%(5%)和0(7%)。两种方式加载时下,当直径 >4.8 mm且长度 >7.5 mm时,颌骨的等效应力峰值对直径和长度的响应曲线曲率位于-1和0之间,变量直径比长度对颌骨的等效应力峰值的影响更明显。结果证实,短种植体的长度和直径的增加可以降低颌骨应力,尤其是直径的增加更有利于改善力学分布,当窦嵴距为9 mm应用短种植体时,直径应 >4.8 mm,长度应 >7.5 mm,可保证其稳定性。     

动态咬合下牙周膜的生物力学分析

目的 分析动态咬合下加载时间、角度因素对牙周膜应力和位移的影响。方法 采用逆向工程技术建立牙周膜厚度为0.2 mm的下颌前牙—牙周膜—牙槽骨的三维模型,在与牙体长轴分别成0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°,由颊侧向舌侧的动态咬合载荷作用下,分析不同周期下牙周膜的应力、位移变化状况。结果 在单周期下,由不同角度载荷引起的牙周膜最大残余应力极大值与最小值之比为5.5,最大位移极值之比为8.1;由5周期引起的最大位移极大值与极小值之比在1.02~1.35内随载荷角度增加;由不同角度载荷引起的最大残余应力极大值与极小值之比在1.86~3.00内随咬合周期数增加;不同角度下最大应力均集中在颈缘舌侧区域, 最大残余应力位置分布随时间在颈缘不同部位间变动;0°载荷下牙根的应力累积最严重。结论 下前牙固定桥基牙选择的临床应用中,应注意牙周膜应力累积情况以及最大残余应力分布的不确定性;临床治疗中,应避免对牙齿施加大角度载荷,尽量减少连续咬合较硬食物。     

A parametric analysis of the contact stress in ultra-high molecular weight polyethylene acetabular cups

It is well known that the wear factor for ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) sliding on metallic or ceramic counterfaces is largely independent of contact stress for modest loading conditions and sliding distances. However, it is now recognized that under more severe stress levels and with sliding distances comparable to those encountered in current replacement synovial joints, subsurface fatigue contributes to the volume of wear debris. Since the fatigue process is influenced by surface stress levels it is becoming increasingly important to limit the contact stress through design in order to minimize the volume of UHMWPE wear debris in implants. The contact pressure in UHMWPE acetabular cups has been predicted using both the simple elasticity analysis and the finite element method. It has been shown that the radial clearance between the femoral head and the socket is the dominant parameter in determining the contact stress. Thus, the radial clearance should be controlled so the contact half width is close to the femoral head radius (a total included angle of contact of 120°) to minimize the contact pressure. There is little benefit to be gained by increasing the contact half width greater than the femoral head radius. This is consistent with the geometrical constraint of the anatomical position and the direction of loading. It has been shown that the radius of the femoral head has the most significant effect on the maximum contact pressure for these closely conforming contacts where the contact half width is close to the femoral head radius. The effect of the elastic modulus and the thickness of UHMWPE is relatively small under these contact conditions. However, an increase of the elastic modulus and a decrease of the layer thickness both result in a decrease of the radial clearance required to minimize the contact stress and this may prove to be impractical. This places a further constraint on the design of the contact. This paper demonstrates that with careful selection of the tribological design parameters, contact stress on acetabular cups can be reduced and this is more easily achieved with larger diameter femoral heads.     

非球面人工髋关节接触力学

目的由于受制造技术的局限性、可能的设计优化考虑以及临床应用的磨损等因素影响,人工髋关节轴承表面表现为非球面几何特征,可以利用有限元分析方法对非球面人工髋关节的接触力学行为进行研究。方法对球面网格数据模型进行非球关节面重建,研究不同取向椭球面股骨头对球面髋臼几何特征的非球面金属对金属人工髋关节的接触力学表现。结果非球面股骨头接触区域中心位置的平均曲率半径在一定范围内增大时,能有效降低相应关节接触面上的最大接触压力,同时接触面积有所增加;在同样载荷下,髋臼相对股骨头不同倾斜状态对非球面股骨头的接触压力峰值和面积影响较小,但压力分布有所不同。结论良好地控制人工髋关节的非球表面特征,有利于改善人工髋关节最大接触压力幅值大小和接触区域分布。所发展的非球面人工髋关节接触模型及数值模拟过程能够有效地运行,这为非球面关节动态接触及磨损预测问题研究提供了条件。     

附件磨损对牙齿移动影响的有限元分析

目的 探讨隐形矫治中上颌尖牙矩形附件磨损对于尖牙移动的影响,为提高尖牙隐形矫治效率提供参考。方法 用获取的牙齿CBCT扫描数据,建立牙齿模型,并分别与磨损和完整附件组装。当矫治器对牙齿施加2°远中扭转、0.25 mm远中位移、0.1 mm压低位移和0.1 mm伸长位移后,比较磨损和完整附件组牙齿位移、牙周膜应力和牙根等效应力的变化。结果 用无托槽隐形矫治器对牙齿施加远中扭转和伸长位移力时,牙齿最大位移明显减小;磨损附件使牙齿在发生远中平移和伸长位移时,牙齿发生倾斜移动。磨损附件使牙齿受到远中扭转、远中平移、压低和伸长移动时,牙周膜最大主应力和牙根等效应力均减小。结论 附件磨损后会影响牙齿旋转和伸长的移动效率。当附件出现明显的磨损后,应该及时更换新附件,以保证附件能够正常发挥作用。     

远中邻牙合腭面缺损的上颌第 1 磨牙纤维桩-树脂核修复的有限元分析

目的 探究根管治疗后远中邻 腭面(disto-occluso-palatal,DOP)缺损的上颌第 1 磨牙纤维桩-树脂核修复策 略。 方法 建立 8 种不同的纤维桩-树脂核修复策略修复后的上颌第 1 磨牙有限元模型。 若多根桩在髓腔内存在 干扰,则将较细的桩在重叠部分下方 1 mm 处水平截断作为辅桩,较粗的桩保留原长作为主桩。 分别加载与牙体长 轴平行的 800 N 垂直力和与牙体长轴呈 45°的 225 N 侧向力。 通过有限元分析计算牙体组织和纤维桩内的等效应 力及桩-树脂水门汀、树脂水门汀-根管壁界面上的切应力。 结果 在相同载荷下,不同组间在牙体组织外表面的应 力分布形式相似。 垂直加载时,应力集中于根干的腭侧面;侧向加载时,应力集中于根干的近中颊侧面。 置入纤维 桩的根管中 1 / 3 处内表面最大等儿应力上升,而根管颈 1 / 3 处内表面最大等效应力下降。 垂直、侧向载荷下所受 应力最大的桩分别是腭桩和近颊桩。 垂直载荷下,在同一根管内主桩较辅桩在桩-树脂水门汀界面上的切应力大; 侧向载荷下,近中颊桩的桩-树脂水门汀界面切应力最大。 垂直载荷下,树脂水门汀-根管壁界面上最大切应力在腭 根内放置纤维桩时最大;侧向载荷下,界面上的最大切应力在近颊根放置纤维桩时最大。 结论 对于 DOP 缺损的 上颌第 1 磨牙,纤维桩修复能有效地将 力向根方传导,改善剩余牙体组织中的应力分布。 在腭根内置入单根纤 维桩进行纤维桩-树脂核-全瓷冠修复可能是其最佳修复策略。     

Circumstances favoring jaw tumors in Burkitt''s lymphoma

In Burkitt's lymphoma, dental structures may provide the route for Epstein-Barr virus (EBV) in saliva to penetrate the jaws, thereby promoting tumor formation. In children, EBV could enter tooth sockets exposed following deciduous tooth loss and thereby contact jaw marrow lymphocytes stimulating neoplastic transformation. Marrow contact by EBV probably also occurs through carious teeth. Jaw tumors are rare in adults because their jaw marrow is no longer hematopoietic and so lacks the lymphoid substrate for the virus. In adults, jaw marrow lymphocytosis, as accompanies infectious mononucleosis and perhaps malaria, or which could develop around the roots of carious teeth having chronic periapical infection, could provide the substrate for EBV. EBV could then contact the jaw marrow lymphocytes when teeth are extracted and so favor jaw tumor development. Therefore, prevention of dental caries might reduce jaw tumor prevalence in Burkitt's lymphoma except among children ages 6-13 whose jaw marrow would unavoidably become infected by salivary EBV when the latter is present at the time of deciduous tooth loss.