终板切除对终板-钛网界面应力分布影响的三维有限元分析

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。     

尖牙远中移动的有限元研究

目的 用有限元的方法分析尖牙远中移动时尖牙及支抗磨牙不同受力状态下的移动方式。方法 用超级有限元计算程序ＳＵＰＥＲＳＡＰ对分为３４４个节点、３２３个单元的尖牙 移动模型进行分析,通过标准偏差值Ｓ和水平位移量的计算,了解尖牙受远中牵引力１００ｇ及不同转矩力时的移动形式和支抗在牙的受力情况。结果 尖牙受到的远中牵引力及力矩的比例为１：４．７时,基 移量的标准偏差值最小;将后牙连成整体,受力时位移值最小     

股骨颈骨折三维模型生物力学实验研究

本文采用先进的三维光弹模型进行生物力学测试，分别研究股骨（股骨头、股骨颈、股骨干）的应力分布规律；并对不同体位（中立位、内收、外展）与不同固定位置（等腰、等边、倒三角、扇形）的三针内固定法进行电测实验研究，结果显示股骨颈和三针的力学性质及固定效果。     

颈椎病发病与枕垫高低相关性的生物力学实验研究

采用三维空间有限元计算方法，研究仰卧，侧卧两种睡姿８种不同枕高情况下颈脊柱在维空间结构体内单元与节点的应力和位移的变化规律，并从生物力学应力与应变关系的角度，探讨了用枕不当与颈椎病发病的内在联系，结果表明，仰卧，侧卧两种睡姿的高枕，低枕，都会通过头颅位置的改变而对颈脊对产生应力作用，引起颈脊柱结构体，特别是椎间盘，钩椎关节及小关节处的位移与应变，导致颈椎间盘突性突出，关节紊乱，颈脊柱内外平衡失调等     

颈椎椎体次全切除，钛网植骨钢板固定三维有限元模型的建立

目的 探讨利用螺旋 CT建立颈椎椎体次全切除减压植骨固定的三维有限元模型的高度数字化方法,为研究颈椎减压手术的生物力学实验提供标准模型。方法 对健康成年男性志愿者进行CT 扫描,获得C4～C7节段的断层图片,将数据保存为Dicom格式,导入Mimics 9.1 软件进行三维几何模型重建,形成三维图像,利用Freeform 软件进行模型修改和表面划分,以IGES格式转入有限元软件Ansys 9.0完成颈椎骨性模型的建立。利用有限元软件Ansys 9.0,在颈椎骨性模型的基础上,补建终板、补充建立终板、 椎间盘、 髓核、 前纵韧带、 后纵韧带、 黄韧带、 棘间韧带、 棘上韧带等结构。然后模拟颈椎椎体次全切除,将C5椎体、前纵韧带、上下椎间盘切除,将建立的钛网、钢板实体模型添加到减压区。采用合适的材料性质和实体单元类型对模型进行有限元网格划分。结果 颈椎脊柱三维模型有限元网格划分结果：利用三维重建软件Mimics 和有限元软件Ansys 9.0 , 成功进行椎体次全切除减压钛网植骨钢板固定三维模型有限元网格划分。整个模型共有138995个节点和94039个单元,建成后的三维有限元模型与实体组织具有良好的几何相似性。结论 建立的椎体次全切除植骨固定手术三维有限元模型接近真实的生物力学标本,可以进行临床和实验研究。     

尖牙远中移动的二维光弹应力分析

目的　研究尖牙远中移动时的受力情况 ,为临床施力方式提供依据。　方法　在光弹模型上对尖牙施加远中水平牵引力及控制尖牙远中倾斜的反向力矩 ,分析受力情况 ,确定尖牙整体远中移动状态下的水平牵引力及力矩 ,并由此计算尖牙移动时抗力中心的位置 ,得出临床上所需力矩值的计算方法。　结果　尖牙远中移动时水平牵引力与反向力矩的比值为 1∶ 3.2 ;尖牙远中整体移动时所需的力矩力值 =水平牵引力值×水平牵引力到牙体抗力中心 (根总长度的颈 1/ 3处 )的距离 /产生力矩的两个力偶间距离。　结论　从理论上可以设计出尖牙远中移动时所需的力矩大小 ,但由于临床上尖牙受力的复杂性 ,要确定准确的力矩施加方式十分困难 ,有待进一步研究     

肛门直肠有限元模型黏膜节点位移量评价消痔灵注射的效果

背景：前期研究确立了与人直肠黏膜内脱垂相似、稳定性好的2个月直肠黏膜内脱垂兔造模方案。目前中医治疗直肠黏膜内脱垂以消痔灵注射为主,其近期疗效肯定,但远期仍存在着一定的复发率。 目的：借助兔肛门直肠有限元模型黏膜节点的位移量评价消痔灵注射治疗直肠黏膜内脱垂大效果。 方法：将32只兔按直肠黏膜内脱垂造模方案造模,造模后随机分为2组：一组为直肠黏膜内脱垂组8只兔,分组后即处死解剖取其直肠进行力学指标测算;一组为消痔灵注射组24只兔,于注射后第3,7,14天分别随机选取8只兔解剖出直肠进行相同的力学指标测算。最后将2组数据输入兔肛门直肠有限元模型,在肛门直肠角上方、肛门直肠角平面、肛门直肠角下方3个横断面的直肠黏膜上,各选取不同冠状位(腹侧、中间位、背侧)的节点,在模拟排便受力的情况下测算这些节点的位移量。 结果与结论：经各节点内部比较,在消痔灵注射前后不同时期,每个节点的位移量均存在显著性差异;经节点间比较,在消痔灵注射前后的相同时期,同一横断面节点间的位移量存在显著性差异,同一冠状面节点间的位移量同样存在显著性差异。提示消痔灵注射治疗直肠黏膜内脱垂有效,但注射后直肠黏膜有限元不同节点位移量的差异可能是影响疗效的因素之一。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植;肝移植;移植;心脏移植;组织移植;皮肤移植;皮瓣移植;血管移植;器官移植;组织工程     

三维有限元分析钢板内固定治疗跟骨骨折

背景：有多种钢板治疗跟骨骨折,但究竟哪种效果更好,目前尚无定论。 目的：在跟骨骨折三维有限元模型上模拟加载3种类型的钢板,观察比较应力、应变及移位等生物力学性能。 方法：在踝关节中立位和背伸20°位建立跟骨骨折三维有限元模型,分别模拟使用跟骨Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型3种形状钢板对骨折进行固定,加载后计算内固定物自身的应力分布、骨骼的应力分布及骨折块间的移位程度。 结果与结论：①两种体位骨折模型3种固定方式下的钢板应力分布都不均匀,钢板前部应力水平均高于后部,Ⅰ型钢板的应力分布相对比较均匀。②两种体位骨折模型3种固定方式下跟骨的应力最大值均在跟骨前部,而正常跟骨最大应力值在跟结节处,Ⅰ型钢板固定跟骨骨折后骨骼的最大应力值均小于Ⅱ型、Ⅲ型钢板。③两种体位骨折模型3种固定方式下均发生了骨折块间的位移,其位移趋势是一致的。结果显示,与Ⅱ型、Ⅲ型钢板固定相比较,跟骨Ⅰ型钢板固定后所承受应力更小,且应力分布更均匀,较符合生物力学原理。     

应用三维有限元法分析腰椎小关节的力学分布

目的:应用三维有限元分析法认识腰椎小关节的力学分布特点。方法:①实验于1999-10/2001-06在福州大学力学工程系光弹实验室完成。取新鲜尸体10具,6男4女,年龄45～65岁。尸体来源:福建中医学院解剖教研室。②通过对尸体腰段脊柱表面各节点的三维坐标值测量,运用超级空间有限元电算程序(SUPER-SAPV)将腰段脊柱按空间有限离散的原则划分为496个单元,1002个节点。并在计算机上建立三维空间坐标系,模拟完整脊柱腰段力学模型。运用横截面积肌力计算法,测量尸体腰椎周围肌肉:腰大肌、腰方肌、竖脊肌、腹内外斜肌、腹横肌的解剖横断面积,及其与腰段脊柱纵轴的中心距数值,求得力矩值。再根据力矩等价换算公式得出加载于模型体表各点的肌力值。通过对本模型重力及肌力的加载,使其更接近于正常人体腰段力学状态。运用腰椎周围不同肌肉对腰段脊柱作用力的变化,模拟正常活动范围内脊柱腰段前屈、后伸、右侧屈、右旋4种不同工况。分别计算相应载荷下脊柱腰段小关节的动态应力分布状况和应变值。结果:腰段小关节在正常生理活动范围内,各节段小关节前屈、后伸位、右侧屈(左侧)、右旋位(左侧)应力值由L5～S1至L1～2分别从122.83,282.51,92.22,118.84MPa减少至32.58,64.63,4.29,2.39MPa。小关节在后伸位时应力值最大,其次是前屈位及旋转,侧屈位应力值最小。结论:前屈及后伸位出现明显的应力集中,其中后伸位最为明显。