桡骨远端关节内骨折对桡腕关节的影响

目的 分析桡骨远端关节内骨折对于桡腕关节的相关影响.方法 收集10只成人的上肢标本,同时对成人标本距桡腕关节面的3cm的位置进行截骨处理,截去约1 cm的骨骼,并在此过程中在标本的桡骨远端的关节面进行纵行的劈开桡骨的处理,通过这种形式进行桡骨远端的关节内骨折的模型制作.在制作完成后可以通过压敏片观测标本关节面在实施移动过程中,桡腕关节出现的受力面积改变情况以及标本出现的应力分布的情况.结果 若标本的桡舟骨关节面的移动情况超过2cm,在此过程中会出现接触应力增加的情况,舟骨接触面积以及接触应力会明显的降低;若标本的桡月关节面出现了移动高于2 cm的情况,标本的舟骨接触应力会出现明显增加的情况,同时在此过程中的月骨接触应力会明显的降低;差异均具有统计学意义(P<0.05).结论 若标本的桡骨远端关节内骨折出现了关节面的实际移动状况高于2cm,标本的桡腕关节面会出现受力面积以及应力分布的改变情况,而对于标本的腕关节功能也会造成影响.     

腕关节有限元骨性建模及力学分析

目的：探讨基于CT影像数据的腕关节有限元模型构建、受力分析,以期为开展腕关节生物力学有限元分析的研究提供参考。方法：选取1名29岁成年健康男性志愿者,对其右尺桡骨远端到近端指骨进行CT扫描,将所得图像导入Mimics 10.01中,建立腕关节三维有限元模型,将赋予材料属性的模型导入ANSYS10.0中,模拟体外生物力学试验,观测在轴向压力情况下腕关节各结构的应力分布。结果：成功建立了包括桡、尺骨远端,腕骨,掌骨,近端指骨,三角纤维软骨复合体等结构的三维有限元模型,计算并获得了掌骨受轴向压力下各腕骨的应力分布图。结论：在目前的个人计算机平台上依据CT影像资料,利用医学图像处理软件和三维重建软件可以准确、快捷地构建腕关节的三维有限元模型,并可根据模型计算轴向压力下的应力分布,为腕部有限元分析及整个虚拟手的构建提供了技术支持。     

腕舟骨芯假体的受力分析研究

目的 分析纳米羟基磷灰石/聚酰胺仿生材料舟骨芯假体腱球置换后,腕关节的生物力学性能.方法 12具新鲜腕关节标本,分别经过舟骨近端切除、骨完全切除、舟骨近端单纯腱球置换、舟骨近端纳米羟基磷灰石/聚酰胺仿生材料舟骨芯假体腱球置换、舟骨单纯腱球置换、舟骨纳米羟基磷灰/酰胺仿生材料舟骨芯假体腱球置换等7种处理,在50、100、150、200、250N的外力作用下,测量桡腕关节和尺腕关节的应力分布和受力面积.结果 骨近端切除,舟骨完全切除后腕关节应力分布和受力面积发生明显改变(P＜0.05);单纯腱球置换后,桡腕关节应力减小,受力面积增大(P＜0.05);米羟基磷灰石/聚酰胺仿生材料舟骨芯假体腱球置换后,桡腕关节应力和受力面积同正常情况相比较无明显改变(P＞0.05).结论 舟骨近端切除和完切除,单纯腱球置换后,腕关节的应力分布和受力面积发生明显改变;纳米羟基磷灰石/聚酰胺仿生材料舟骨芯假体腱球置换后,腕关节的应力分布受力面积同正常相接近.     

腰椎小关节力学机制的有限元分析

目的 研究腰椎小关节在各种形式负荷作用下的承载功能.方法 取青壮年男性新鲜尸体的L4-L5运动节段标本,经螺旋CT扫描得到断面图像,在ANSYS软件中建立L4-L5节段的三维有限元模型.对模型施加400N轴向压缩载荷和/或8Nm前屈、后伸、左右侧弯弯矩和左右轴向旋转力矩,测量分析小关节面所受的压力.分析各种加载方式下小关节面的接触应力,评价小关节的承载功能.结果 L4-L5小关节约承受轴向压缩载荷的20%.前屈时小关节受力减小.后伸时受力增大;侧弯时对侧小关节受力增大,同侧小关节受力减小;轴向旋转时同侧小关节不受力,对侧小关节则受力极大.结论 腰椎小关节具有重要的承载功能,临床上应注意保护和维持小关节的完整性.     

正常桡腕关节内应力分布及变化

 目的 研究正常桡腕关节内应力分布及其变化规律。 方法 8例新鲜正常腕关节标本通过夹具固定于支架上,将150 N负荷按比例加载于经过腕关节的各肌腱上,调节腕关节于不同位置,测量桡腕关节内的应力大小,受力面积和平均压强并分析其变化。 结果 正常桡腕关节内的应力值、受力面积和平均压强随腕关节位置的不同而呈现一定的变化趋势。其中正常桡舟关节内主要受力面积占挠骨窝的3%～43%,挠月关节为6%～30%。 结论 正常桡舟、桡月关节内有各自独立的应力承受区,其面积不等于实际的关节面积,并随腕关节的位置不同而有变化。正常腕关节内的应力值和压强随腕关节的位置不同而有显著变化,在保护关节软骨和适应人类手活动方面具有重要的生理意义。     

CT扫描在个体化定制腕舟骨假体中的初步应用

目的 螺旋CT扫描获取腕舟骨表面轮廓信息,为快速成型技术的个体化人工腕舟骨假体研究奠定基础.方法 采用螺旋CT对健康成年人双侧腕关节进行厚0.625mm扫描,荻取腕关节DICOM格式文件,导入MIMICS 10.0软件进行腕舟骨三维重建.结果 实现了CT图像信息的矢量转换,获得了腕舟骨三维实模型.结论 由螺旋CT数据进行腕舟骨外形轮廓的矢量化重建,可获得精确的腕舟骨三维实体模型,为腕舟骨假体计算机辅助设计和快速成型制造提理论依据;对医学图像信息的矢量转换简便易行,在骨科生物制造领域有较好的应用前景.     

儿童肱骨远端有限元模型的建立及力学分析

目的建立儿童肱骨远端有限元模型,并模拟肱骨轴向受力状态下应力分布,为肱骨的生物力学研究提供数值分析模型。方法通过CT扫描正常儿童右侧肱骨,获得连续断层图片,导入mimics13.1医学建模软件进行网格划分、材料属性赋值,生成有限元模型,应用有限元分析软件ANSYS10.0,约束边界条件,模拟肱骨轴向受力状态进行加载,得出肱骨远端有限元模型上的应力分布。结果建立的肱骨远端有限元模型节点共50364个、四面体单元29951个。肱骨在轴向载荷状态下应力集中主要位于髁上区,且尺侧应力集中现象较桡侧明显。结论应力分析结果解释了肱骨骨折好发于髁上区的原因,髁上区尺侧骨质的高应力是肱骨髁上骨折致肘内翻的基本生物力学因素。     

胸腰段骨质疏松性椎体压缩骨折三维有限元模型的建立和应力分析

目的 建立脊柱胸腰段骨质疏松性椎体压缩骨折及邻近节段的有限元模型,并对模型进行初步的生物力学分析.方法 利用交互式医学图像控制系统MIMICS软件对患者的CT图片进行预处理,后导入大型通用有限元软件ABAQUS中建立三维有限元模型.建立了胸10-腰2四个运动单元的三维模型,并且准确模拟了椎间盘、软骨终板、关节突关节以及连接韧带.通过设置0.3、1.0、4.0 Mpa 3种轴向载荷进行力学分析,观察力学改变情况.结果 当轴向压力以0.3、1.0、4.0MPa增加后,椎间盘、软骨终板和椎体整体的应力也成比例增加.椎间盘所受应力分布不均;各椎体前部所受应力最大,而后部结构所受应力较小,椎体局部出现受力较大情况,尤以相邻椎体更为明显.结论 本研究的有限元模型符合胸腰段骨质疏松性椎体骨折的临床特点,模拟了其生物力学特性.     

腰椎间盘退变后应力变化的有限元分析

目的 利用有限元分析方法,评估腰椎间盘退变后的生物力学变化.方法 利用MIMICS软件对正常腰椎的CT图像进行预处理后,导入ABAQUS软件建立正常椎间盘L3～L4节段的三维有限元模型.通过改变椎间盘退变后对应的材料属性,建立退变椎间盘L3～L4节段的有限元模型.对模型施加0.3 MPa均布轴向压缩载荷,比较正常和退变椎间盘的纤维环、髓核、软骨终板、关节突关节的应力.结果 与正常椎间盘比较,退变椎间盘的应力分布发生改变,纤维环周边承受较大应力,髓核的压应力明显降低,软骨终板的应力集中在外周偏后;关节突关节面的应力明显增大.结论 有限元方法可以直观地观察椎间盘退变对腰椎的影响,是对临床研究的必要补充.     

上颌第二磨牙应力分布的实验研究

目的研究上颌第二磨牙在不同载荷状态下的应力分布情况，为临床牙体病的诊断与修复提供理论依据。方法采用螺旋CT扫描数据建立上颌第二磨牙的三维有限元模型，在此模型上对4种不同载荷状态下的应力分布进行数据分析。结果模拟正中咬合状态受力时．应力峰值较低，内部应力分布均匀．应力高集中区域分布于牙颈部。非正中咬合状态受力时，其应力峰值明显升高．应力集中区域位于袷面窝沟。结论牙折裂的发生与牙体受力集中于单个牙尖的斜面和近远中向窝沟处有关。