髋臼周围肿瘤切除后功能重建手术的仿真建模方法

目的　研究一套髋臼周围肿瘤切除后重建骨盆环及其内固定系统的精确、快捷的有限元建模方法。方法　首先将第三腰椎至股骨中段及内固定系统行CT扫描后导入医学有限元建模软件Simpleware中处理，用可视化装配法生成含内固定系统的骨盆环STL模型，然后经Geomagic软件修补优化后生成实体模型，并对模型的几何精度进行误差分析。最后导入Abaqus软件中进行有限元分析前处理，生成重建手术的有限元模型并进行计算分析。结果　建立了包括韧带在内的髋臼周围肿瘤切除后重建手术的有限元模型。模型有较高几何相似性及力学相似性。结论　椎弓根钉棒重建法较理想的代偿了缺损区的力传导途径，术后骨盆结构完整，力学响应稳定；可视化装配法简化了含有复杂内固定器系统的有限元建模过程，高精度的逆向工程软件和优化操作保证了模型的精确度。     

用投影散斑立体摄影法测量人体关节的三维运动

本文采用白光散斑法，由两个摄像机同时记录人体关节运动过程中的数字图像，通过数字相关测出各标志点的平面位移．然后用立体摄影法求解各测点在运动过程中的三维坐标，得到各标志点的三维运动．针对刚体大位移的特点，提出了被测区域的侧转和自转指标，实现对人体关节一般空间运动的定量分析，为医学手术的评价提供实验测量基础。     

静载荷作用下骨盆三维有限元分析及其生物力学意义

目的:探讨骨盆受到静力载荷作用后的力学行为特征,为临床分析及判断骨盆力学分布、静载荷影响提供力学基础。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。采用计算机仿真模拟方法,将所构建骨盆三维实体模型导入三维有限元分析软件ANSYS7.0,分别计算单侧髂前上棘和单侧髂骨正后方静载荷作用下骨盆的力学行为表现,静载荷为8000N,分析主应力值、应力分布情况以及主应力方向上骨盆单元的位移。结果:单侧髂前上棘侧方加载下,应力沿着受力点与骶髂关节连线方向传导,没有应力沿着髋臼或者耻骨、坐骨传导;单侧髂骨后方静载荷加载时,应力沿着髂骨纵行方向、髂骨与骶髂关节部位连线方向、同侧耻骨上支传导。结论:分析静载荷作用下骨盆各部位应力分布以及骨盆各个单元在应力作用下的位移变化,有助于临床上进行骨盆损伤内固定力点的选择以及进一步明确骨盆内在应力值分布。     

LISS-DF钢板近端螺钉不同固定方式的力学分析

背景：近年来LISS-DF钢板在临床上得到了广泛应用,随访过程出现了近端螺钉松动、退出的现象,这种现象与近端螺钉的单皮质固定是否存在着相关性尚无定论。 目的：探讨LISS-DF钢板近端螺钉单双皮质不同组合方式固定的力学特性。 方法：用185根新鲜羊股骨,造成股骨远端AO33-A3型骨折模型,均采用5孔LISS-DF钢板通过骨折近端螺钉单双皮质不同组合方式固定,分别作拔出、扭转力学实验,寻找理想的固定方式。 结果与结论：骨折远、近端螺钉常规固定4孔,拔出实验显示：骨折近端螺钉第1、3双皮质、2、4双皮质及1、4双皮质固定时,骨折两端的抗拔出力无显著性差异(P > 0.05)。扭转实验显示：第1、3孔、2、4孔和1、4孔双皮质固定时的抗扭矩值大比较接近,其中1、3孔、2、4孔比较,无显著性差异(P > 0.05),其余各组之间比较差异显著(P < 0.05)。提示,采用相同规格的LISS-DF钢板治疗股骨远端骨折时,骨折近端螺钉第1、3孔或2、4孔双皮质组合方式固定时,骨折两端的钢板螺钉固定强度的平衡性好,同时在对抗扭转和抗拔出方面明显优于其他组合固定方式。     

骨小梁显微图像参数自动提取在骨质疏松症中的应用

目的：寻求一种骨小梁显微图像参数自动提取的方法并将之应用于骨质疏松症中。方法：采用计算机自动识别，在通用PC平台上改进，使骨小梁间隙能够自动识别，在处理的过程中对人机对话进行了改进，使之能处理原始图像不够完善的情况。结果：骨小梁数随年龄增加而逐渐减少，表明所形成的游离骨小梁随年龄增加逐渐被清除，计算机自动提取结果同临床分析相一致。结论：与以往研究方法相比的最大优点是细化处理的效果较好，并在自动提取时增进了人机对话，使准确性和智能化上得到了显著提高。     

女性压力性尿失禁尿道下吊带术后尿道壁的力学分析

目的 测最雌性尿道壁和聚丙烯网片的力学特性,分析尿道下吊带手术治疗女性压力性尿失禁的力学机制.方法 对49例雌性猪尿道壁组织条和27例聚丙烯网片试件进行单轴拉伸试验测量力学特性.结果 雌性猪尿道壁的应力应变曲线呈抛物线,弹性模量与应力的平方根、应变均成正比,由极限应力和极限应变计算最大值弹性模量分别为:0.806 MPa和0.818 MPa;聚丙烯网片的弹性模最为(6.977±1.095)MPa.聚丙烯网片的极限应力显著高于尿道壁组织而极限应变显著低于后者(P<0.01).计算聚丙烯网片尿道下植入术可降低压力性尿失禁(stress urinary incontinence,SUI)患者尿道壁的变形最为术前的1/3.结论 聚丙烯网片特殊的力学性能,在施行尿道下吊带术后,可增强对尿道的支持,改善腹压增加时尿道的控尿能力.     

足底主要韧带损伤对足底压力分布的影响

目的 分析足底主要韧带损伤后足底压力及接触面积的变化情况. 方法 7例正常成人新鲜尸体足标本,解剖显露并依次切断足底跖筋膜,弹簧韧带、跖长韧带、跖短韧带,模拟足底主要韧带损伤.经电子万能试验机逐级加载至700 N,利用F-scan足底压力测鼍系统,测量足底韧带损伤前后足底压力峰值及接触面积的变化情况,对结果进行统计分析. 结果 标本后足部位一直为压力峰值区,当足弓内在维持结构损伤后,前足压力增加,峰值压力位于第3跖骨头下;而足底接触总面积无明显改变. 结论 足底韧带损伤后,足底压力分布将发生改变,足外侧的应力集中,可能是出现临床症状的一个重要原因.     

前交叉韧带重建术股骨隧道角度与隧道壁承受应力关系的研究

目的研究股骨隧道角度对股骨隧道壁接触应力的影响以及前交叉韧带（ACL）重建术后股骨隧道扩大面积最小的最佳股骨隧道角度。方法基于MRI图像，建立不同股骨隧道角度的ACL重建后膝关节三维有限元模型，对模型进行加载计算，所得结果用文献报道的离体实验结果进行验证，对不同模型结果进行比较分析。结果矢状位与股骨纵轴成10°及40°的隧道模型接触应力分别在后壁和前壁明显高于其他隧道模型接触应力；矢状位与股骨纵轴成25°的股骨隧道模型与与股骨纵轴成20°的股骨隧道模型相比，两者前壁接触应力无差别，但后者的后壁接触应力更大；矢状位与股骨纵轴成25°的股骨隧道模型与股骨纵轴成30°的股骨隧道模型相比，两者后壁接触应力无差别，但后者的前壁接触应力更大。结论股骨隧道角度对股骨隧道壁的接触应力确有影响，与股骨纵轴成25°的股骨隧道能最大程度地降低隧道壁接触应力，可能会缓解股骨隧道的扩大。     

髋臼周围肿瘤切除腓骨重建骨盆环的应变研究

目的探讨髋臼周围肿瘤切除后腓骨重建骨盆环的应变。方法选择健康成人尸体骨盆标本6例，按照Ennecking对骨盆肿瘤Ⅱ型切除标准行髋臼周围切除，行腓骨重建骨盆环；双足站立位，在0～500N垂直分级载荷下，采用应变片及应变花对重建后骨盆关键部位的应变进行检测，并和正常骨盆各对应点的应变值进行对照。结果与正常组比较，重建骨盆各测点应变变化较大。在双足站立位，500N垂直载荷下，重建侧骨盆之骶块最大主应变明显小于完整骨盆（P〈0．05）；而健侧髋臼弓状线应变稍增大；双侧耻骨上支应变绝对值增大、由正常状态下的压应变变为拉应变。结论利用人体双足站立位髋臼周围肿瘤Ⅱ型切除腓骨重建骨盆环的生物力学模型进行检测；用腓骨重建的骨盆具有与正常骨盆相似的应变，但不能完全恢复骨盆正常的应力传导功能。     

骶骨部分切除术后骨盆重建的三维有限元分析

目的　研究骶骨部分切除术后骨盆重建的生物力学特征。方法　分别构建完整骨盆。经S1、S2之间施行骶骨部分切除术后的缺损骨盆和重建骨盆的三维有限元模型。模拟人体坐位时的负荷，研究3种模型的位移与应力分布变化。结果　得到了三个模型中骶岬前方参考点在垂直方向的位移值及整个模型和重建器械的应力分布情况。结论　骶髂关节部位的重建可以增强骶骨部分切除术后骨盆的稳定性，并改变骨盆应力分布，降低骶器关节应力峰值，减少术后骨盆破坏的风险。L5椎弓根螺钉与髂骨钉之间的钛棒发生断裂的风险较大，提示术中应当重视弯棒操作，避免钛棒过度成角，防止应力过度集中，减少断棒的危险。