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应用三维有限元模型研究颈椎不同工况下的生物力学变化 总被引:7,自引:1,他引:7
目的 研究颈椎前屈、后伸、侧屈、旋转等多种工况下,钩椎关节、小关节应力规律,从应力角度探讨钩椎关节、小关节退变的生物力学机制。方法 测量尸体颈段脊柱各节点三维坐标,利用SUPER—SAP软件建立机内模型,模拟完整的颈段脊柱力学模型。通过测量求得力矩值,直接或根据力矩等价公式间接将肌力值加载于模型体表各点。运用颈椎周围不同肌肉对颈椎作用力的变化,模拟正常活动范围内颈椎前屈、后伸、侧屈、旋转等多种工况。分别计算并得出相应载荷下钩椎关节、小关节应力值。结果钩椎关节在各种工况下的受力总体上集中于颈椎中下段。前屈时,由上至下呈现逐渐增大趋势;后伸时,在C4-5,C5-6出现应力集中现象。小关节各种工况下的受力状况总体趋势与钩椎关节相同,前屈时z轴上受到拉应力,后伸时受到压应力,且后伸时承受的拉应力是前屈时承受压应力的2倍多。这说明小关节在后伸时起到承受和传导载荷的作用。结论 不同运动状态下,中下段颈椎的钩椎关节、小关节出现应力集中。 相似文献
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目的 探讨不同时段超深低温冷冻保存对兔肌腱力学性能的影响。方法 以 1 5 %二甲基亚砜 (DMSO)为低温保护剂 ,采用两步冷冻法 ,对青紫兰兔肌腱用 - 50℃温度冷冻预处理 ,- 1 96℃液氮保存 1 8d ,1 80d ,360d ,测试前用 40℃水浴复温 ,进行肌腱拉伸实验。结果 肌腱破坏荷载 (N) :对照组 ,1 8d,1 80d,360d组分别为 66 .0± 1 9.49,65 .0± 7.0 7,54 .0± 1 1 .4和 39.0± 1 .2。肌腱延伸率 (% ) :对照组 ,1 8d ,1 80d,360d组依次为 63 .5± 1 7.3 ,38.6± 0 .98,30 .6± 0 .47和 2 1 .9± 9.2 9。结论 肌腱破坏荷载和肌腱延伸率 ,360d与对照组有显著性差异 (P <0 .0 1 ) ,表明长时段超深低温冷冻保存兔肌腱的延伸率降低 相似文献
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由于身体重心的移动会引起L5~S1椎间盘的应力和位移的变化,导致椎间盘突出,小关节骨折等各种疾病。分析各种荷载条件下L5~S1的椎间盘及有关椎体和椎弓等应力和位移数值,可为研究腰骶关节疾患的发病机制及治疗和保健提供生物力学的理论依据。经对128例腰骶关节疾患病例分析,结合腰骶关节生物力学特点,提出如下几点:①腰部自顺序而下椎体逐渐增大,发病率逐渐增高,呈塔形分布,椎管径积L1逐渐变小,椎间盘荷载由小到大,以L5~S1为应力集中节段,因此应用L5~S1模型实验说明腰骶关节疾患的发病机制是有意义的。②半数以上患者腰曲减小,骨盆后倾,腰骶部承受向前的疲劳弯矩,从而进一步加重腰痛的病情。③腰骶关节疾患病程长、康复慢,必须坚持长期康复保健。 相似文献
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摇椅弓角度和弧形深度对牙根和牙周组织应力分布的影响 总被引:2,自引:0,他引:2
目的:通过三维有限元法分析摇椅弓角度和弧形深度的变化对前后牙根和牙周组织VonMises综合应力分布的影响.方法:采用ANSYS有限元软件建立下颌牙列、牙周支持组织以及不同角度、不同弧形深度的0.018×0.025英寸不锈钢下颌标准弓形摇椅弓的三维有限元模型,将摇椅弓变形前后的位移差作为荷载施加于有限元模型,通过多次迭代使其满足变形协调条件,计算出牙根和牙周组织的应力分布状况.结果:在摇椅弓作用下牙根受到的综合应力最大(0.18—10.03kPa),牙槽骨次之(0.05—1.13kPa),牙周膜最小(0.01~0.10kPa),且综合应力随着摇椅弓角度和弧形深度的增加而增加,综合应力集中分布于牙根、牙槽骨和牙周膜的颈部和根尖部.结论:摇椅弓角度和弧形深度的变化对牙周组织应力产生显著影响. 相似文献
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目的采用三维有限元法比较终板切除与否对颈椎椎体次全切除减压终板-钛网界面应力分布的影响。方法在正常人C4~C7三维有限元模型基础上,模拟颈椎(C5)椎体次全切除减压手术,建立颈椎前路减压、终板保留与不保留两种手术模型。利用Ansys9.0软件的建模功能建立12mm直径钛网(无垫片)、颈椎前路钢板以及螺钉模型,分别加载到颈椎前路减压手术模型上,建立终板保留与不保留钛网植骨前路钢板固定手术两种模型。对模型施加80N预载荷及1.8Nm力矩,使其产生轴向压缩、前屈和后伸运动,选取终板-钛网界面上下各7个接触点,分别记录各个点的von Mises应力及应变,比较终板保留与不保留对终板-钛网界面应力分布的影响。结果在各种工况下,保留终板钛网植骨C4下终板-钛网界面和C6上终板-钛网界面7个接触点的应力大于不保留终板钛网植骨C4下终板-钛网界面和C6上终板-钛网界面相应接触点的应力。应变情况正好相反,不保留终板钛网植骨C4下终板-钛网界面和C6上终板-钛网界面7个接触点的应变大于保留终板钛网植骨C4下终板-钛网界面和C6上终板-钛网界面相应接触点的应变。结论在颈椎前路椎体次全切除减压、钛网植骨融合手术中,保留终板钛网植骨能够降低终板-钛网界面的应变,降低钛网下沉的发生率。 相似文献
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从生物力学角度探讨斜形与横形骨折对骨折愈合的影响 总被引:5,自引:0,他引:5
目的 探讨斜形与横形骨折对骨折愈合速度影响的关系。方法 根据骨骼压电效应原理、临床观察、骨折临床愈合标准,并经电子计算机有限元计算,比较斜形与横形不同骨折形状骨折愈合的快慢。结果 横形骨折复位满意后固定牢固稳定,在骨折的早、中、后期均可承受压应力产生压电效应,斜形骨折则不能,而压电效应可促进骨痂生长。在悬臂梁状态(相当于上肢平举)骨折端所受应力与斜形或横形骨折的形状并无明显关系,而与骨折部位有很大关系。结论 在同一个体、相同部位、骨折复位好的情况下横形骨折比斜形骨折愈合较快。 相似文献
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重建髋臼前后柱完整性的生物力学研究 总被引:3,自引:0,他引:3
目的:运用平面有限元及光弹实验原理,研究髋臼负重区前后柱骨折后的应力分布,阐明髋关节骨性关节炎产生病理基础和力学机制。方法:建立骶髂关节和髋关节平面有限元模型,模拟单腿站立负重状态,分析髋臼负重区及近负重区在不同骨折类型和位移下的应力分布。结果:髋臼负重区的裂缝型和台阶型骨折局部应力增大;负重区内位移一致的台阶型较裂缝型骨折局部出现应力集中。近负重区较负重区内的骨折所产生的应力小。结论:髋臼负重区骨折应尽可能达到解剖复位,尤以台阶型为著。恢复髋臼前后柱的完整性,可减少负重区的应力集中,减小髋臼病损、延缓关节退变的发生。早期的髋臼重建对后期因髋关节骨性关节炎行人工髋关节置换术提供可靠骨性结构,使手术有更多的选择空间。 相似文献
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股骨颈骨折是中老年人的多发病,近年在临床中采用三针固定的方法,取得较好的治疗效果。本文采用先进的光弹性实验和电阻应变仪方法分别研究股骨<包括股骨头,股骨颈,股骨干>的应力分布规律并应用鱼鳞钉进行四种类型三针固定法<等腰,等边,倒三角,扇形>在中立位,内收位,外展位的电测法实验研究,研究成果显示股骨颈和各根针的力学性质及固定效果。 相似文献