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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 147 毫秒
1.
利用结构动力学的方法建立了人腿受侧向撞击时膝部损伤分析的数学模型 ,给出了纯剪切和纯弯曲状态下韧带完全撕裂时膝关节剪切位移和弯曲角的值 ,以及胫骨骨关节断裂时的剪力和弯曲力矩的值。计算结果与试验结果有较好的一致性 ,说明用数值计算的方法判断损伤是可行的 ,这种方法能给行人保护、运动医学及康复工程等学科提供一些有益的帮助  相似文献   

2.
目的利用三维有限元法研究髋部护具对人体股骨-骨盆复合体在侧向冲击载荷作用下生物力学响应的影响。方法基于中国力学虚拟人模型库建立股骨-骨盆-软组织复合体的三维有限元模型,包括皮质骨、松质骨和软组织,并在此基础上建立髋部护具和股骨-骨盆-软组织复合体系统的三维有限元模型;同时,在两个模型中构建刚体平面仿真地面。约束地面刚体,对两个模型均施加侧向2 m/s的速度载荷,整个仿真分析时间设定为20 ms。通过三维有限元分析计算获得两模型受侧向冲击载荷过程中应力、应变变化特性,对比分析髋部护具对股骨-骨盆复合体生物力学响应的影响。结果髋部护具使股骨-骨盆复合体在侧向冲击载荷作用下的应力峰值出现时间提前4 ms以上,且应力应变水平出现大幅度降低;皮质骨上的应力峰值降低67.88%以上,松质骨上的峰值应力下降69.34%以上,松质骨上的压缩主应变峰值降低可达63%。结论在侧向冲击载荷作用下,髋部护具对股骨-骨盆复合体具有良好的保护作用,能够有效预防骨折的发生或降低骨折风险。  相似文献   

3.
背景:胫骨平台后外侧柱骨折由于解剖位置的特殊性,手术入路及内固定的选择尚未达成共识。目的:通过有限元分析,比较新型钢板与临床3种常见内固定物固定胫骨平台后外侧柱骨折的生物力学稳定性,验证新型钢板的可行性。方法:收集1名志愿者胫腓骨CT数据,设计新型钢板,导入SolidWorks软件,建立胫骨平台后外侧柱骨折模型,同时建立4组内固定模型(新型钢板、L型锁定钢板、斜T型钢板、拉力螺钉),施加轴向载荷500,1000,1500 N,比较不同内固定模型骨折块最大位移及内固定物应力分布与峰值。结果与结论:不同内固定模型骨折块的位移、内固定物的应力峰值均随轴向力的增加近似等比增大,位移云图、应力云图呈现相似的分布特征。①在3种载荷下,斜T型钢板组骨折块位移最小,拉力螺钉组骨折块位移最大,新型钢板组骨折块位移较L型锁定钢板组小;新型钢板组、L型锁定钢板组、拉力螺钉组骨折块位移最大值均位于外侧缘近端,从近端至远端位移逐渐减小,斜T型钢板组骨折块位移最大值位于外侧缘中部,从外侧向内侧位移逐渐减小;②在3种载荷下,斜T型钢板组内固定物应力峰值最大,L型钢板组内固定物应力峰值最小,新型钢板组内固定物应力峰值大于拉力螺钉组;③新型钢板组与斜T型钢板组应力分布较为均匀;拉力螺钉组内侧螺钉中部,可见明显应力集中;L型锁定钢板组应力分布最为均匀;④结果显示,L型锁定钢板组内固定物应力分布最均匀、应力最小,但骨折块位移大,与拉力螺钉组骨折块位移相近,因此,新型钢板的生物力学稳定性优于L型锁定钢板及拉力螺钉,有良好的应用基础。  相似文献   

4.
基于车人碰撞事故重建的行人头部动力学响应   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
目的 研究行人交通事故中,不同碰撞速度、不同车型及行人不同受撞击部位与行人头部损伤严重度的关系。方法 通过MADYMO多刚体动力学软件对一起有视频的行人交通事故进行事故重建,获得初始和边界条件,然后通过获得的边界和初始条件进行不同车速(20、30、40、50、60 km/h)、不同车型(轿车、SUV型车、面包车)、行人不同受撞击部位(正面、侧面、背面)的模拟碰撞实验,对模拟碰撞实验中行人头部损伤情况进行分析,并利用两例真实行人交通事故对部分结果进行验证。结果 不仅车辆碰撞速度、车辆前置结构影响行人头部损伤严重度,行人受撞击部位也是影响行人头部损伤严重度的重要原因。在碰撞速度≤30 km/h时,行人与地面接触造成的损伤可能比与车辆造成的损伤严重;碰撞速度≥40 km/h时,行人头部损伤主要是与车辆接触所致。结论 利用监控录像能比较准确地开展行人交通事故重建,从而对行人动力学响应进行分析。在行人交通事故频发路段,对不同车型进行不同限速,能有效减小行人头部损伤的严重程度。  相似文献   

5.
松质骨的一维撞击动力响应   总被引:3,自引:0,他引:3  
基于对松质骨结构特征的观察,引入了描述松质骨的两相多孔弹性模型,对松质骨在一维撞击载荷作用下的动力响应进行了深入的分析。研究表明:由于松质骨中流体组分的扩散和流动,松质骨呈现着一种强烈的表观粘弹性行为以及能量耗散性质。  相似文献   

6.
基于CT扫描,建立具有精确骨骼几何及详细椎间盘解剖学结构的3岁儿童C4-C5颈椎段有限元模型;参考成人颈部生物材料实验数据及相关成人与对比研究结果,采用缩放方法计算得到3岁儿童颈部组织材料参数;分别在准静态、动态拉伸以及准静态弯曲-伸展、侧向弯曲及轴向旋转载荷条件下,对模型进行验证。结果显示,准静态拉伸刚度为211.8 N/mm,动态拉伸最终失效力为759.9 N,最终失效位移为5.08 mm,均与实验值吻合良好;准静态伸展、弯曲、侧向弯曲及轴向旋转运动范围分别为9.75°、9.29°、3.79°和7.04°,均在实验基准数据允许的误差范围内,吻合良好。结论表明:该模型能较好地反映3岁儿童C4-C5颈椎段在准静态、动态拉伸以及准静态弯曲-伸展、侧向弯曲和轴向旋转载荷下的生物力学特性,具有较高的生物逼真度。  相似文献   

7.
目的 比较胫骨骨折中新型环形外固定架不同穿针构型的力学性能差异,为进一步临床应用提供一定的理论基础。方法 通过有限元分析软件Abaqus对新型环形外固定架和固定装置-胫骨骨折模型系统进行仿真模拟,测量轴向载荷和扭转载荷时的骨折端相对位移和环形外固定架的应力分布,对不同构型的新型环形外固定架的生物力学性能进行评价。结果 有限元分析表明,在700 N的轴向力下,构型1发生轴向位移距离最大(2.22 mm),构型2次之(1.36 mm),构型3发生轴向位移距离最小(0.87 mm);在10 Nm的轴向扭矩作用下,构型1发生轴向扭转角最大(6.87°),构型2次之(5.01°),构型3发生轴向扭转角最小(4.33°)。结论 应用新型环形外固定架治疗伴有严重软组织损伤的胫骨骨折时,构型1仅可作为临时固定方式,构型2和构型3均可作为终末固定方式,其中构型3的力学性能最佳,不论是轴向压缩还是扭转,其应力与变形均较小。  相似文献   

8.
目的研究在动态载荷下下肢长骨的损伤极限。方法基于中国人体下肢有限元模型,分别对股骨、胫骨、大腿和小腿进行动态三点弯曲仿真,并借助尸体试验验证该模型的有效性。结果仿真所得撞锤的撞击力-位移曲线走势与尸体试验结的基本吻合。裸股骨、裸胫骨、大腿和小腿失效时的撞击力分别为4.29、3.94、4.81和4.086 kN,位移分别为17.78、34.00、52.10和47.06 mm,与尸体试验结果也较为相符。结论本研究验证了模型的有效性,为后续对膝关节以及对整个下肢模型的验证奠定基础,为碰撞事故中对行人进行保护提供了科学的理论依据。  相似文献   

9.
基于CT和MRI图像数据建立膝关节有限元模型,采用六面体网格对不同载荷系统下人体膝关节生物力学特性进行研究,并进行有效性验证。建立膝关节有限元模型包括:股骨、胫骨、髌骨、腓骨、股骨软骨、胫骨软骨、腓骨软骨、半月板、前后交叉韧带、内外侧副韧带、髌韧带和股四头肌腱等。对膝关节施加1 kN轴向压缩载荷、134 N后向抽屉力和5、10、15 N[?m内翻力矩和外翻力矩,分析膝关节内软骨和半月板的接触应力和接触面积,股骨内外翻倾角以及位移变化情况。在1 kN压缩载荷和134 N抽屉力作用下,股骨软骨、内外侧半月板和内外侧胫骨软骨的接触应力峰值分别为4.47、3.25、2.83、2.70、2.53 MPa,Von Mises应力峰值分别为2.22、2.44、2.25、2.07、1.64 MPa。股骨相对胫骨前向位移为4.19 mm。施加5、10、15 N[?m内翻和外翻力矩时,股骨内翻和外翻倾角分别为3.49°、4.48°、4.91°和3.22°、3.62°、4.01°。随着力矩的线性增大,膝关节各组成部分的应力呈非线性变化趋势。膝关节软骨、半月板和韧带的研究结果符合其生物力学特性,与前人数值分析和实验研究结果相一致,可为临床膝关节生理病理分析和治疗提供一定的理论依据。  相似文献   

10.
目的探索不同轴向载荷下3种固定方式(外侧钢板螺钉组、后侧钢板螺钉组、前后拉力螺钉组)治疗胫骨平台后外侧骨折的生物力学特性差异。方法利用胫骨平台CT图片的相关数据建立胫骨平台后外侧1/2和1/4骨折3种固定方式的实体模型,进行网格划分。分析不同轴向载荷作用下,3种固定方式治疗胫骨平台后外侧1/2和1/4骨折模型的受力状况。结果 1 k N轴向载荷下,对于1/2骨折固定模型,外侧钢板螺钉组、后侧钢板螺钉组、前后拉力螺钉组骨折块的位移分别为552.082、67.964、54.085μm,内固定物的应力分别为306.745、231.844、73.047 MPa;对于1/4骨折固定模型,外侧钢板螺钉组、后侧钢板螺钉组、前后拉力螺钉组骨折块的位移分别为416.072、302.107、150.639μm,内固定的应力分别为306.673、208.467、73.607 MPa。1.5 k N轴向载荷下,各种固定方式下骨折块的位移和内固定物的应力都相应增加,数据的变化趋势同1 k N载荷情况相似。结论两种载荷下,不同骨折模型均显示前后拉力螺钉组的生物力学稳定性最具优势,后侧钢板螺钉亦可以获得相近的力学特性。在临床工作中,对于移位不明显的胫骨平台后外侧骨折,前后拉力螺钉固定方式可以作为首选。  相似文献   

11.
目的 研究骨组织在给定位移下的应力松弛响应,为骨组织粘弹性性质实验研究提供参考。方法 引入基于混合物理论的现代多孔介质模型来研究骨组织在外界刺激下的流固耦合效应,采用Laplace变换技术求解控制方程。结果 得出了一维应力松弛解析结果,算例与实验结果进行了比较。结论 松质骨呈现的表观粘弹性行为以及能量耗散性质与松质骨中流体组分的扩散和流动之间具有很大的相关性。  相似文献   

12.
目的为充分利用轿车-行人碰撞中行人损伤信息对事故过程进行重构,提出采用有限元仿真和遗传神经网络逆向推导轿车-行人事故中碰撞参数的新方法。方法利用Hyperworks和LS-DYNA软件进行不同碰撞速度(25、40、55 km/h)和接触角度(背面、左侧、正面、右侧)的碰撞仿真,获取行人头部伤害指标(head injury criterion,HIC)和胸壁最大运动速度。根据损伤生物力学判据分析行人头部及胸部的损伤程度,并以行人头部和胸部损伤程度以及位置信息作为预测变量,采用遗传神经网络求取碰撞参数的预测值。最后利用两起具有确切碰撞参数的轿车-行人视频案例对该方法进行验证。结果两起视频案例中轿车碰撞行人速度分别为54、49 km/h,行人接触轿车角度均为180°。根据行人损伤信息得到轿车碰撞行人速度的预测值分别为51、43 km/h,行人接触轿车角度的预测值分别为184°和169°,两起事故重构准确度分别为0.94和0.88。结论利用行人损伤信息可以准确有效地对轿车-行人事故中的碰撞参数进行预测,既能为轿车-行人交通事故成因分析及责任认定提供新的方法,也为进一步提高轿车-行人碰撞中行人头部及胸部损伤的防治效果提供了理论依据。  相似文献   

13.
目的应用符合欧洲新车安全评鉴协会(the European New Car Assessment Programme,Euro NCAP)要求的6岁儿童行人有限元模型,探究不同碰撞角度对儿童头部损伤的影响。方法应用符合Euro NCAP技术公告(TB024)并且具有详细解剖学结构的6岁儿童行人有限元模型,设置4组行人-汽车碰撞仿真试验,探究不同碰撞角度下儿童头部损伤情况。人体头部质心初始位置在车的纵向中心线上,轿车初速度为40 km/h,轿车分别与人体右侧、前侧、左侧、后侧碰撞(即0°、90°、180°、270°)。比较不同碰撞角度下运动学差异和头部碰撞响应,同时分析面骨和颅骨的损伤情况。结果通过分析儿童行人头部接触力、头部质心合加速度、头部质心相对于车的合速度、头部损伤标准(head injury criterion,HIC_(15))、面骨骨折情况以及颅骨应力分布发现,背面、正面碰撞下儿童头部骨折及发生脑组织损伤的风险大于侧面碰撞,其中背面碰撞下儿童行人头部损伤风险最高,侧面碰撞下儿童行人头部损伤风险最低。结论背面碰撞下儿童行人头部损伤风险最大,研究结果对行人-汽车碰撞评估和防护装置研发具有重要的应用价值。  相似文献   

14.
目的 研究髓内钉结合辅助钢板固定胫骨近端1/3骨折的稳定性,比较并观察胫骨近端1/3骨折后内侧辅助钢板与前外侧辅助钢板结合髓内钉固定的生物力学特点。方法 选取Sawbones第4代人工胫骨模型。根据辅助钢板位置分为后内侧钢板组和前外侧钢板组,每组4例,髓内钉远近端均2枚锁定钉固定,钢板远近端各3枚皮钉双层皮质固定。模拟AO分型41-A2型骨折,水平截骨平面位于胫骨髓内钉近端锁定钉远端0.5 cm即近端关节面以远5~6 cm位置。截骨完成后,通过生物力学试验机分别进行轴向压缩、三点弯曲、循环加载及极限应力测试,比较各组轴向刚度、三点弯曲刚度等结果。结果 轴向压缩实验表明,后内侧钢板组平均轴向刚度低于前外侧钢板组,两组间差异无统计学意义。三点弯曲实验表明,后内侧钢板组无论是对抗内翻应力(钢板位于骨折压力侧,t=3.679,P<0.05)还是外翻应力(钢板位于骨折张力侧,t=8.975,P<0.05),其弯曲刚度均优于前外侧钢板组。结论 辅助钢板结合髓内钉固定胫骨近端1/3骨折可以提高近端骨折块固定的稳定性,并允许患者更早负重。钢板置于后内侧或者前外侧均能够提供足够的轴向强度,后...  相似文献   

15.
目的测试自制胫骨远端后内侧解剖钢板的力学性能,为临床应用提供科学依据。方法根据胫骨远端后内侧解剖特征设计出后内侧解剖钢板,新鲜胫骨各6具造成相同的胫骨远端骨折,分别行后内侧解剖钢板和外侧钢板内固定后,通过轴向压缩试验,三点弯曲试验,扭转力学性能试验来进行两种固定方法的生物力学研究,数据采用SPSS13.0分析。结果后内侧解剖钢板在三点弯曲、轴向压缩、扭转力学试验与外侧钢板之间均无差异(P〉0.05)。结论胫骨远端后内侧解剖钢板能够为治疗胫骨远端骨折提供一种新型的内固定材料,来弥补外侧解剖钢板在临床应用的局限性。  相似文献   

16.
EXPERIMENTALSTUDIESOFTHEEFFECTSOFPRESTRESSonintactChanineTibiaBoneStructureLiuBaowei,LuShibi,WangJifangDept.ofOrthop.ofGenera...  相似文献   

17.
目的 比较皮质骨轨迹(cortical bone trajectory, CBT)和传统轨迹(traditional trajectory, TT)椎弓根螺钉内固定对正常和骨质疏松性脊柱活动度(range of motion, ROM)和钉棒系统受力的影响。方法 建立正常骨质和骨质疏松腰椎L3~S1有限元模型,使用两种轨迹的螺钉钉棒系统对L4~5节段进行内固定,分别模拟人体前屈、后伸、左右侧弯和左右旋转6种生理载荷,对比两种内固定术式对正常和骨质疏松脊柱ROM和螺钉最大等效应力的影响。结果 对于两种骨质情况,相比于未置钉的节段模型,CBT和TT手术均显著降低了固定节段(L4~5)和下腰椎整个节段(L3~S1)ROM;但是,CBT组较TT组ROM下降的幅度略小,两者在屈伸时相近,而在侧弯和轴向旋转时差别明显;此外,在正常骨质模型和骨质疏松模型中,CBT组螺钉最大等效应力均较TT组有明显增加,正常骨质模型中CBT组螺钉最大等效应力在屈伸、侧弯、轴向旋转时比TT组分别提高27%、268%、58%。但在同时采用CBT技术时,骨质疏松模型较正常骨质模型有更小的螺钉应力分布。结论 骨质疏松条件下,...  相似文献   

18.
Reflexively evoked and eye-related eyelid responses were recorded using the search coil in a magnetic field technique in alert cats. The downward phase of a blink was a large (up to 21 deg), fast (up to 2000 deg s−1) eyelid displacement in the closing direction, with an almost fixed rise time duration (15-20 ms); its maximum velocity was achieved in ≈10 ms. Upward eyelid motion was separated into two phases. The first phase consisted of a fast eyelid displacement, with a short duration (≈30 ms) and a maximum velocity up to 900 deg s−1. The second phase had an exponential-like form, lasting for 200–400 ms, and a maximum velocity ranging between 30 and 250 deg s−1. Maximum blink velocity in the downward direction was linearly related to maximum velocity of the first upward phase. The first phase in the upward direction was never observed if the eyelid stayed closed for a long period (> 50 ms) or moved slowly in the closing direction before it started to open. In these two cases, the upswing motion of the blink reflex contained only the exponential-like movement characteristic of the second upward phase, and maximum velocity in the downward direction was not related to that of the eyelid upward displacement. Mean duration of eyelid downward saccades was ≈130 ms, and their peak velocities ranged between 50 and 440 ms. A physiological model is presented explaining the active and passive forces involved in both reflex and saccadic eyelid responses. A second-order system seems to be appropriate to describe the postulated biomechanical model.  相似文献   

19.
目的 预测与评估行人-汽车碰撞中小身材女性行人下肢的生物力学响应及损伤机制。 方法 基于符合国 人第 5 百分位女性特征的志愿者 CT 影像数据,重构具有详细解剖学结构的下肢几何模型,进行表面处理和网格化 后,构建下肢有限元计算模型。 重构动态三点弯曲尸体试验以及高速载荷下膝关节横向弯曲和剪切尸体试验,对 模型进行有效性验证。 应用该模型参照 Euro NCAP 技术公告 TB024 设置 4 组行人下肢-汽车碰撞仿真试验,探究 第 5 百分位女性行人下肢损伤机制。 结果 通过对比仿真试验与尸体试验结果,验证该模型具有较高的生物仿真 度。 在 4 种不同车型仿真试验结果中,SUV 车型对下肢损伤最轻。 小身材女性下肢股骨最易发生骨折,长骨最先 骨折,使得膝关节韧带未见损伤。 结论 本文所建下肢有限元模型作为国人第 5 百分位整人模型开发的一个重 要组成部分,为模型研发奠定基础。 研究结果对小身材女性行人损伤机制研究和行人保护装置研发有重要的应 用价值。  相似文献   

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