骨盆及髋臼三维有限元模型材料属性设定及其生物力学意义

目的：寻求骨盆及髋臼三维有限元模型构建中有限元模型材料属性设定的方法，并探讨相关的生物力学意义。方法：实验于2002—01／2004—04在第二军医大学长海医院骨科实验室和同济大学生命科学与技术学院生物力学实验室完成。通过计算骨盆及髋臼三维CT扫描层面上不同CT值，采用经典理论公式分析骨密度及骨骼弹性模量，最终确定有限元模型材料属性。结果：对于有限元模型材料属性，当-↑Hu≤816时，ρα=1．9&;#215;10^-3 -↑Hu+0．105，当-↑Hu≥816时ρα=7．69&;#215;10^-4 -↑Hu+1．028；而模型弹性模量则由E=3790g^0.06ρ^3骨盆和髋臼三维有限元模型具体数值。结论：通过计算模型密度和弹性模量，进一步确定单元材料属性，对于建立接近实际的骨盆和髋臼三维有限元具有重要的意义。     

髋臼三维有限元分析及其生物力学意义

目的：寻求髋臼三维有限元模型构建的方法并探讨记忆生物力学的临床意义。方法：选择成年湿髋臼尸体标本行CT扫描成像得到髋臼每层横截面图像，提取边界坐标．利用有限元分折软件ANSYS5.6构建髋臼三雏有限元，三维十结点四面体实体单元进行网格划分。结果：所构建髋臼模型共划分为121 239个结点、112 491个单元。客观反映髋臼真宴解剖形态及生物力学行为。结论：构建的髋臼三维有限元模型．为髋臼骨折内固定的记忆力学研究提供可循模型.     

跖腱膜对前足静力性维持的生物力学分析

[目的] 测量跖腱膜和足底其它韧带损伤前后前足的形态和足底压力改变,分析跖腱膜对前足的力学维持.[方法] 7例正常成人新鲜尸体足标本,解剖显露足底跖筋膜、弹簧韧带、跖长韧带、跖短韧带.经电子万能试验机逐级加载至700 N,利用数字散斑相关法测量足底韧带损伤前后跖骨头位移的变化情况,通过F-scan足底压力测量系统测量前足压力分布,对结果进行统计分析.[结果] 跖腱膜损伤后,前足各跖骨冠状面水平位移同损伤前相比较差异无统计学意义(P1>0.05);矢状面纵向位移除M1外其余跖骨位移变化无统计学意义(P1>0.05):M1、M2下峰值压力变化无统计学意义(P1>0.05),M3～M5下峰值压力变化有统计学意义(P1<0.05).4条韧带损伤后,各跖骨纵向位移、横向位移及跖骨头下压力峰值同韧带损伤前及单纯跖腱膜损伤相比较差异有统计学意义(P2<0.05).[结论] 跖腱膜松解不会造成足弓整体结构的塌陷,但将引起足部力学环境的改变,导致足部其他韧带结构的疲劳或损伤,出现远期并发症.     

寰椎枕骨化畸形对寰枢关节运动影响的实验研究

目的用生物力学测试人类寰椎枕骨化模型,阐明此模型对寰枢关节三维运动的影响.方法采用新鲜人体枕颈部标本制作寰椎枕骨化畸形实验模型,用生物力学测试,确定寰枢关节的运动参数,作统计学分析.结果与标本比较,模型的寰枢关节屈曲运动的中性区变化不明显,弹性区和运动范围明显增大(P＜0.05),旋转运动的中性区和运动范围明显增大(P＜0.05),后伸和侧曲运动各运动参数和旋转运动的弹性区相差不显著.结论(1)寰椎枕骨化畸形造成枕寰关节运动丧失,寰枢关节的负荷和旋转不稳定趋势增加,易导致寰椎横韧带退变、松弛和寰枢关节不稳.(2)建议对寰椎枕骨化畸形的患者密切观察,证实寰枢关节临床不稳,尽早手术融合.     

压敏胶片法在记忆生物力学实验中的新应用

目的:寻求记忆生物力学实验的新途径,探讨压敏胶片的生物力学特性及其在记忆生物力学实验中的应用。方法:利用生物力学实验装置,对待测试压敏胶片施加不同压力,得到不同颜色,分析比较颜色的灰度值,找出应力与颜色灰度值之间的关系。结果:对所得20组实验结果进行分析得到应力与颜色灰度值之间的关系,同时采用曲线拟和及最小二乘法得出应力与灰度值的对应关系式:yi=83.38816xi2-39244.89748xi+5199277.493。结论:压敏胶片法能够将动态的压力转化成静态的颜色灰度,在记忆生物力学实验中,选择合适的压敏胶片及工作环境,压敏胶片法将不失为一种较为理想的新方法。     

天鹅型记忆接骨器三维模型的构建及其生物力学意义

目的介绍天鹅型记忆接骨器(swan-likememorycompressionconnector,SMC)三维模型的构建并进行三维有限元计算及分析,探讨相关的记忆生物力学意义。方法采用大型有限元分析软件ANSYS5.6,通过拆分SMC,分别将5部分建模后,生成体积从而建立SMC三维模型。结果所构建SMC三维模型,逼真反映SMC的真实形态及生物力学行为,同时与肱骨模型有较高的帖服。结论SMC三维有限元模型的构建,可以为SMC治疗肱骨骨折骨不连的力学行为以及SMC相关力学基础研究提供精确模型。     

足底主要韧带损伤对足纵弓应力分布的影响

目的 测量尸体足纵弓主要骨结构的应力分布,分析韧带损伤对其应力的影响.方法 7例正常成人新鲜尸体足标本,解剖显露足底跖筋膜、弹簧韧带、跖长韧带、跖短韧带,标记足纵弓主要骨结构.经电子万能试验机逐级加载至700 N,利用静态电阻应变测试仪和微型箔式电阻应变片,测量足底韧带损伤情况下足纵弓骨结构的表面应力,对结果进行统计学分析.结果 在足底韧带损伤前,最大应力值出现在跟骨,其次是第三跖骨、第二跖骨,均为压应力;而舟骨、腓骨、胫骨主要表现为拉应力.不同足底韧带损伤情况下骨结构表面应力差异有统计学意义(P＜0.05).结论 足底韧带损伤后,足纵弓骨结构的表面应力分布将发生改变.     

Three dimensional finite element analysis of anatomic distal radius Nitinol memory connector treating distal radius fracture

To study the memory biomechanical character of anatomic distal radius Nitinol memory connec-tor ( DRMC ) in treating distal radius fracture. Methods: Establishing three dimensional model and finite element anal-ysis, we calculated the stress in and around the fracture faces when distal radius fracture was fixated with DRMC. Re-suits: Axial holding stress produced by holding part of DRMC on distal radius was 14.66 MPa. The maximum stress of holding part was 40 - 70 MPa, the minimum stress was 3 - 7 MPa, and the stress of compression part was 20 - 40 MPa.Conclusion: The distribution of stress produced by DRMC around the fracture line is reasonable, and axial holding stress can help stabilize fracture during earlier period. The existence of longitudal compression and memory effect can transfer fixated disused section into developed section and enhance fracture healing.     

有限元分析LISS-DF治疗股骨远端骨折近端螺钉单双皮质不同组合固定方式的应力分布

背景：如何确定LISS-DF近端螺钉单双皮质合理搭配的固定方式,以便达到骨折两端螺钉固定强度的相对平衡,降低锁定钢板、螺钉和骨皮质之间的剪切应力,避免螺钉的应力集中,产生更有效的治疗结果是避免内固定失败的关键。目的：对LISS-DF钢板治疗股骨远端骨折近端螺钉单双皮质不同组合的固定方式进行有限元分析及力学评价。方法：在ANSYS9.0软件中建立LISS-DF钢板固定股骨远端骨折（AO/OTA33-A3型）的实体模型和有限元模型。在近端螺钉单、双皮质不同组合固定方式下,通过模拟生理应力做轴向加压、扭转实验,同时评估近端螺钉的应力变化。结果与结论：在16种不同组合方式中,当近端螺钉组合为1,3单2,4双皮质固定时,近端4枚螺钉的应力均值最小为24.21975N,同时剪切应力均值亦为最小,位移变化与其他组合固定方式相当且均较小。提示近端螺钉靠近骨折端处双皮质固定,其余螺钉依次单双皮质交替固定时,LISS-DF系统应力分散,抗拔出和抗扭转效果好,从而减少钢板螺钉早期的松动脱落。