种植体不同植入角度及不同骨皮质厚度对其稳定性影响的三维有限元分析

目的:以三维有限元法分析种植体支抗在不同植入角度及不同骨皮质厚度变化下其应力、位移变化的规律。方法:建立骨松质、种植体支抗及不同厚度骨皮质(1~8mm)的三维有限元模型,在种植体颈部加载200g正畸力,加力方向与颌骨骨面平行。采集应力、应变数据并进行分析。结果:①在40组工况中,各组Von Mises等效应力最大值在35.9~12.6MPa之间;角度对应力的影响是30°>45°>90°>60°或75°。②以30°植入1mm骨皮质时位移最大,并且应力、位移都随骨皮质厚度的增加而呈下降趋势。结论:①种植体支抗选择60°至75°左右的角度进行植入更好。②骨皮质厚度增加会提高种植体支抗植入的稳定性。③在骨皮质厚度大于1mm的情况下,不同的植入角度下加载200g的正畸牵引力所引起的Von Mises等效应力都在安全的范围内,不会引起骨吸收等问题。     

成人骨松质金属微量元素的检测与比较分析

目的检测与比较成人不同部位干骨骨松质中Ca、Fe、Zn、Cu以及Mn等金属微量元素的含量,为相关研究提供基础资料。方法收集30例成人新鲜腰椎、股骨头、髂骨以及跟骨的骨松质标本,采用火焰原子吸收分光光度法检测。结果腰椎骨松质中Ca、Cu、Zn、Fe、Mn含量分别为1 405.72、0.485、39.98、14.65、1.41μg/g,髂骨骨松质分别为1 551.59、0.228、39.40、9.96、2.31μg/g,股骨头骨松质分别为985.56、0.228、30.17、7.13、2.15μg/g,跟骨骨松质分别为1 144.26、0.224、54.47、7.74、0.68μg/g。结论提供了Ca、Cu、Zn、Fe、Mn 5种金属微量元素在腰椎、股骨头、髂骨以及跟骨骨松质中的含量数据,并发现它们的含量在这4个部位间的差异有统计学意义。     

传统与改良皮质骨轨迹置钉技术的生物力学性能比较

目的 采用有限元方法比较传统和改良皮质骨轨迹置钉技术的生物力学性能。方法 选取2019年11月新疆医科大学解剖实验室骨质疏松标本4具,平均年龄(70.5±6.5)岁,男性2名,女性2名,骨密度T值均<-2.5 SD。使用Mimics和Abaqus6.9建立L4椎体模型,传统皮质骨轨迹置钉技术选用螺钉直径为5.0 mm、长度为35 mm,改良皮质骨轨迹置钉技术选用直径为5.0 mm、长度为40 mm的螺钉进行置钉。为消除椎体骨质对力学性能的影响,在同一椎体的两侧椎弓根分别插入两种不同技术要求的螺钉,采用有限元方法测定两种螺钉的轴向抗拔出力,上下左右载荷情况下螺钉稳定性及前屈,后伸,轴向及侧屈旋转工况下椎体稳定性并比较其固定性能。结果 改良皮质骨轨迹置钉技术组的拔出力(1 822±83) N显著大于传统皮质骨轨迹置钉技术组拔出力(1 624±44) N,差异有统计学意义(P<0.05);改良皮质骨轨迹置钉技术组在受到上、下、右侧应力时载荷位移比明显大于传统皮质骨轨迹置钉技术组,差异有统计学意义(P=0.007;P=0.031;P=0.047);两种技术在左侧应力时载荷位移比差异...     

不同Bohler角的Sanders ⅡC舌形跟骨骨折愈合后的生物力学有限元分析

目的:以有限元法探究Bohler角经不同程度降低的SandersⅡC舌形跟骨骨折愈合后所带来的跟骨生物力学改变,以确定Bohler角恢复程度对SandersⅡC舌形跟骨骨折患者远期预后的影响.方法:建立正常的跟骨模型,并在此基础上建立Bohler角减少3°、6°、9°、12°的SandersⅡC舌形骨折愈合后的跟骨模型...     

球囊扩张骨水泥填充治疗股骨头缺血坏死的有限元分析和生物力学研究

目的采用有限元分析的方法研究球囊扩张骨水泥填充在治疗股骨头缺血性坏死中的生物力学变化,为临床应用提供理论依据。方法在人新鲜股骨头缺血性坏死标本上,模拟经皮穿刺球囊扩张骨水泥填充操作过程,并采用螺旋CT对股骨头标本薄层扫描重建股骨头三维模型。采用有限元分析技术,模拟平地步行单髋的峰值受力情况进行加载和求解,分别对股骨头缺血性坏死模型和球囊扩张骨水泥填充的模型进行计算,对股骨头负重区、股骨颈周围区域和股骨头顶端的Von-Mises值进行计算和分析。另取新鲜人缺血性坏死股骨头标本8个,模拟球囊扩张骨水泥填充手术操作,对操作前后股骨头在不同负荷下的位移进行测量,对比标本的测试结果和有限元模拟所得的负荷-位移结果,对所建立的模型进行验证。结果有限元分析结果显示球囊扩张骨水泥填充后,股骨头的负重区所承受应力显著降低,股骨头顶端和股骨颈的应力分布均匀。标本生物力学测试显示骨水泥填充后股骨头的承载能力增加。有限元分析结果和标本生物力学测试结果相似。结论球囊扩张骨水泥填充股骨头坏死区域,增强了股骨头的支撑能力,能够有效抵抗股骨头塌陷,可能避免股骨头塌陷进一步进展。     

正常步态下距骨三维有限元模型的建立及应力分析

目的 建立一个具有高度几何相似性的足踝部三维有限元模型,并用此模型静态地分析人体不同步态相时距骨的生物力学特性,量化距骨的应力-应变状况.方法 基于志愿者足的三维CT扫描数据,利用Mimics13.0、Geomagic10.0软件对足踝相关组织进行几何重建,导入Hypermesh10.0软件中进行网格划分,赋予材料属性,最后导入Abaqus6.9中,模拟人体正常步态过程中3个位相(落地相、中立相、离地相)时的受力状况,进行有限元分析.结果 建立距骨及周围结构的三维有限元模型,共21865个节点、73440个单元,具有较好的几何相似性.正常步态中从落地相到离地相中等效应力峰值在距骨滑车分别为3.0 Mpa、4.3 Mpa、4.8 Mpa;在距骨颈分别为1.3 Mpa、1.9 Mpa、2.8 Mpa;在距舟关节分别为2.8 Mpa、3.0 Mpa、3.4 Mpa;在距下关节分别为2.2 Mpa、1.8 Mpa、1.5 Mpa.结论 本研究中创建的三维有限元模型,经验证是一个正确可靠的模型,可以帮助临床医生和其他研究人员更好的理解正常步态下距骨的许多生物力学特性.     

应用C2~T1有限元模型研究椎体骨隧道技术对C4椎体上终板的生物力学影响

目的：研究经皮内镜下前路经椎体打孔颈椎间盘髓核摘除术（anterior transcorporeal approach of percutaneous endoscopic cervical discectomy,ATPECD）不同角度、直径的椎体骨隧道对C4椎体上终板的生物力学影响。方法：采集1位健康男性志愿者的颈部CT图像,建立C2~T1三维有限元模型。验证模型的有效性后,选择C4椎体按破坏和不破坏终板2种方式和不同打孔直径建立AB 2组模型（A6、A8、A10和B6、B8、B10）。对各模型施加1 N/m扭矩模拟颈椎屈曲运动,分析不同打孔方式和不同打孔直径对C4椎体上终板的生物力学影响。结果：①云图显示A组椎体上终板开口边缘均存在不同程度的应力集中,B组B10模型终板前份出现少量应力集中,其余模型无明显应力集中。2组模型上终板的应力集中范围和应力最大值均随钻孔直径增加而增加。2组模型C4上终板应力最大值分别为A6：11.51 MPa、A8：17.33 MPa、A10：18.49 MPa和B6：2.57 MPa、B8：2.89 MPa、B10：3.65 MPa。②分析2种打孔方式在颈椎屈曲载荷下终板前后份的Mises应力分布。B6模型C4上终板前后份应力与正常模型相比无明显差异（P>0.05）,B8模型C4上终板前份Mises应力与正常模型相比无明显差异（P>0.05）,其他模型与正常模型存在明显差异（P=0.000）。③对各模型C4上终板进行骨折风险预测,结果提示A组模型上终板均存在不同数量的骨折高风险单元（A6：0.8%;A8：2.3%;A10：7.2%）,而B组模型上终板骨折风险较低。结论：ATPECD手术所建立的2种类型的骨隧道中,破坏上终板的骨隧道会导致终板开口边缘应力集中及终板骨折风险,而不破坏终板的骨隧道可以避免上述风险。为了将终板骨折风险控制在较低范围内,不破坏终板的骨隧道应控制直径在椎体前缘高度的2/3以内,破坏终板的骨隧道应控制直径在椎体前缘高度的1/2以内,并且应避免破坏终板中心区域。     

三维有限元模型分析对骨质疏松患者股骨头骨密度及骨代谢活力的评估价值

目的:探讨三维有限元模型分析对骨质疏松患者股骨头骨密度(BMD)及骨代谢活力的评估价值。方法:收集在本院确诊的骨质疏松患者218例作为观察组,另取同期在本院进行体检的健康志愿者100例作为正常对照组。对两组研究对象的股骨头进行三维有限元模型分析,同时测定股骨头BMD水平、血清骨代谢指标含量。采用Pearson检验判断股骨头三维有限元模型分析对骨质疏松病情的评估价值。结果:观察组的松质骨、皮质骨Von Mises应力值低于正常对照组,观察组股骨颈的BMD值低于正常对照组;血清中骨代谢指标BGP的含量低于正常对照组,NBAP、TRACP-5b、CTX-1的含量高于正常对照组(P<0.05)。经Pearson检验发现,骨质疏松患者股骨头松质骨、皮质骨Von Mises应力值与BMD值、骨代谢指标含量直接相关。结论:骨质疏松患者的三维有限元模型分析结果可客观反映股骨头BMD值、骨代谢活力,是评估患者远期骨折风险的可靠方式。     

改良片段弓技术压低下前牙过程中适宜加载力值的三维非线性有限元分析

目的：改良式片段弓技术被用于压低前牙、打开咬合,取得了良好的矫治效果。为进一步研究其生物力学机制,本文建立了改良片段弓矫治技术的下颌牙列三维非线性有限元模型,分析其生物力学特点及压低辅弓适宜的初始加载力值。方法结合前期研究结果建立改良片段弓矫治技术的下颌牙列三维有限元模型,将压低辅弓从0．2～0．6 N平均设置5个工况,通过分析不同工况下下颌牙列的运动趋势及应力分布情况,初步探讨压低辅弓适宜的初始打开角度和加载力值。结果在各工况的改良片段弓作用下,侧切牙和尖牙发生压入移动并伴少量唇倾;第一磨牙远中倾斜并伴有牙冠的近中颊向远中舌向旋转;随着各个工况下辅弓初始加载力值的增加,各牙的移动量也进一步增大;其余牙齿无明显移动。当压低辅弓的初始加载力值为0．5 N左右时,改良片段弓矫治技术能获得适宜的前牙压入移动。结论改良片段弓技术能压低前牙段,同时控制后牙段的伸长,有利于深覆牙合特别是高角、露龈笑或成年深覆牙合患者的矫治;其压低辅弓适宜的初始加载力值为0．5 N左右。     

改良引导骨再生技术在后牙区种植患者中的应用及牙槽嵴骨量变化与种植体周围软组织变化的观察

目的 研究改良引导骨再生技术在后牙区种植患者中应用,并观察牙槽嵴骨量变化、种植体周围软组织变化.方法 选择行后牙区种植术患者73例为研究对象,随机分为治疗组38例,对照组35例,治疗组给予改良引导骨再生技术,对照组应用引导骨再生技术.采用CBCT分别于种植体术后即刻、术后半年进行拍摄,测量种植体牙槽骨骨量变化与采用改良...     

腰椎经皮穿刺球囊扩张椎体成形手术理想骨水泥形态分布及注射量的有限元分析

目的 探讨不同骨水泥形态分布及注射量对腰椎骨质疏松椎体力学特征的影响.方法选取男性健康志愿者一名,CT扫描L,～L3椎体,将得到的CT图像导入Mimics 21.0等软件,建立骨质疏松椎体模型.随后选取3例不同穿刺方式女性患者的CT图像,将3种骨水泥形态置入骨质疏松模型中,将模型分为单穿型、双穿一体型、双穿分离型3组,...