提拉旋转斜扳法操作时腰椎椎间盘应力及应变的有限元研究

目的　通过有限元分析方法,观察提拉旋转斜扳法操作时椎间盘应力及应变发生的变化规律,探寻手法治疗腰椎疾患的科学性和安全性。 方法　在构建的L4~5节段腰椎模型上模拟加载提拉旋转斜扳手法,观察手法作用过程中椎间盘应力的分布及变化,髓核及纤维环的位移及应变。 结果　椎间盘应力变化从右后方开始出现,以弧形向周围传递扩散,应力的变化呈递减分布。椎间盘应变最小的位置在髓核偏后,以此为中心呈圆弧状向周围递增。应变最大的位置主要发生于纤维环,特别是椎间盘右侧外缘。 结论　手法操作中应力主要集中于后侧关节突关节,椎间盘的应力变化相对较小,提示手法治疗是安全的。纤维环后外侧在操作中有较明显的应变,局部的位移变化可能是手法疗效的机制之一。     

钢板骨折区增加螺钉帽对胫骨骨折内固定影响的有限元分析

目的　探讨固定胫骨骨折时骨折区钢板置入螺钉帽对固定结构生物力学性能的影响。 方法　通过CT扫描数据和三维图像重建,模拟临床手术固定建立胫骨中段粉碎性骨折锁定钢板固定有限元模型,13孔钢板布钉位置为1、2、4、5、9、10、12、13孔,骨折区钉孔为6,7,8,并设计两种钢板固定方式：A（骨折区置入螺钉帽）和B（骨折区不置螺钉帽）,对模型A和模型B分别进行600N压缩试验和1000N三点弯曲试验,计算分析模型各部位的力学指标并进行比较分析。 结果　压缩试验中,模型A钢板最大应力出现在钢板下端,模型B钢板最大应力出现在骨折区,模型A钢板最大应力明显小于模型B;三点弯曲试验中,两种模型钢板最大应力均出现在骨折区,模型A钢板最大应力明显小于模型B。 结论　在钢板骨折区空螺钉孔处增加螺钉帽,可以明显降低钢板的最大应力,减少钢板骨折区的应力集中,从而减少在骨折端处钢板发生疲劳性断裂的风险。     

垂直载荷作用下骨盆的三维有限元分析

背景：目前对骨盆的力学分析还处于极其粗糙阶段，而有限元法因其具有不受样本量限制，实验误差小，重复性好等优点，正日益成为骨盆生物力学研究的重要手段。 目的：建立正常骨盆的三维有限元模型，分析骨盆在垂直载荷作用下的应力／应变和位移分布。 设计、时间及地点：三维有限元分析，单一样本观察。于200703／09在南方医科大学生物力学实验室完成。 材料：健康成年男性志愿者1例进行PET—CT扫描，层厚1FfLrn，得N-维原始图像以DICOM格式输出。 方法：应用Mimics、Freeform、ANSYS等软件进行三维重建，并建立正常骨盆的有限元模型。模拟人体双腿直立位的生理姿势，对模型施加500N轴向载荷。具体方式为约束双侧靛臼，向骶骨椎体上表面垂直加压，压力均匀分布于各个结点。 主要观察指标：计算该加载方式下骨盆的应力、应变及位移的分布情况。 结果：垂直加载500N载荷于骶骨上表面时，应力经两侧骶骨翼、骶髂关节，斜向下方经过坐骨大切迹附近，髂骨中央弓状线，传导至两侧髋臼。骨盆前环即耻骨支和耻骨联合受力较小。应变集中在两侧骶髂关节，绝对值很小，前方的耻骨联合处应变极小，呵忽略不计。位移以骶骨背侧的骶正中嵴处最大。 结论：正常骨盆是一个非常稳定的力学结构。过大的垂直应力容易引起骶骨或骶髂关节受损导致骨盆的垂直稳定性下降；恢复骶骨至髋臼的连续性对应力传导非常重要。     

寰椎横韧带的形态特点及其生物力学特性

目的研究寰椎横韧带的形态特点及其抗拉伸性能.方法成人寰枢椎固定标本 24例及新鲜寰椎韧带标本 9例.测量横韧带中点处的厚度、宽度以及左右两端的宽度.取 2例新鲜横韧带标本行组织学切片观察.对 7例新鲜横韧带标本,通过 MTS- 858材料试验机测量其抗拉伸性能.结果寰椎横韧带的长度为 (20.0± 2.4) mm;中点处的宽度为 (2.1± 0.5) mm;中点处的宽度为 (10.7± 1.6) mm;左右两端的厚度分别为 (6.6± 1.1) mm、 (6.7± 1.0) mm;左右两端的厚度分别为 (3.8± 1.1) mm、 (3.7± 1.1) mm.横韧带与枢椎齿突的关系可分为 3种类型 (1)横韧带将齿状突后面完全包裹,占 30% (10例 ); (2)横韧带包裹齿状突后面的大部,超过 1/2,占 54% (18例 ); (3)部分覆盖齿状突的后部,不超过其 1/2,占 14% (5例 ).寰椎横韧带的齿状突面的中部可见有纵行的纤维,组织切片显示为较疏松的结缔组织.横韧带的最大载荷为 (606± 90) N,最大变形量为 (4.3± 0.5) mm.结论 (1)本文结果与国外的相关报道比较,在长度上较白种人稍短,而与黄种人相近,这与人种的高矮有关.(2)寰椎横韧带与齿突接触面的中部可有条索状的疏松结缔组织存在.(3)寰椎横韧带与枢椎齿突的关系不恒定,这可能与齿突骨折的发生相关.     

建立股骨头坏死有限元模型的方法

建立股骨头坏死的有限元模型。取新鲜人工关节置换后的股骨头坏死标本,CT扫描,计算机重建股骨头三维有限元仿真模型,对该模型进行虚拟加载和仿真计算,测试坏死股骨头内的应力分布。重建的股骨头三维有限元仿真模型分为软骨和软骨下坏死区、肉芽带、修复区及正常骨小梁区,模拟加载显示肉芽带为应力集中部分。提示肉芽带是股骨头坏死后内部不稳定的主要原因。     

慢性阻塞性肺疾病动物模型的研究进展

慢性阻塞性肺疾病(COPD)简称慢阻肺,是一种进行性发展的呼吸系统疾病,严重威胁着人类的健康,给家庭及社会带来了极大的经济负担.然而,目前国内外尚未有统一的研究COPD的动物模型.笔者通过查阅各类与COPD动物模型相关的国内外文献,总结出几种集中常用的COPD动物模型的优势与缺陷,并对其相关检测指标进行归纳,为今后COPD模型的建立提供参考.     

骨圈对椎弓根钉系统负载影响的三维有限元分析

目的：探讨单枚人体皮质骨圈(allograft fusion cage，AFC)斜植融合术中椎弓根钉系统受力分布，并对临床常见断钉原理进行分析，为临床应用提供理论依据。方法：采用二三维有限元方法(finite element method，FEM)，对放置及不放置AFC的脊柱Steffee钢板固定效果进行评估。结果：未放置AFC时Steffee钢板所受最大应力约为放置AFC状态下的4．8倍；椎弓根钉与螺帽交界处所受应力为最大，尤其上位螺钉与靠近椎体侧螺帽交界处是应力值最大点，未放置AFC时椎弓根钉最大应力点约为放置AFC状态下的5．0倍。结论：螺钉与钢板交界区是容易发生断钉的区域，尤其上位螺钉与靠近椎体侧螺帽交界处是最易断钉的部位；椎弓根钉系统放置AFC会明显增强融合节段稳定性，减少断钉等并发症。     

寰椎横韧带的形态特点及其生物力学特性

目的 研究寰椎横韧带的形态特点及其抗拉仲性能。方法 成人寰枢椎固定标本24例及新鲜寰椎韧带标本9例。测量横韧带中点处的厚度、宽度以及左右两端的宽度。取2例新鲜横韧带标本行组织学切片观察。对7例新鲜横韧带标本，通过MTS—858材料试验机测量其抗拉伸性能。结果 寰椎横韧带的长度为(20．0&;#177;2．4)mm；中点处的宽度为(2．1&;#177;0．5)mm；中点处的宽度为(10．7&;#177;1．6)mm；左右两端的厚度分别为(6．6&;#177;1．1)mm、(6．7&;#177;1．0)mm；左右两端的厚度分别为(3．8&;#177;1．1)mm、(3．7&;#177;1．1)mm。横韧带与枢椎齿突的关系可分为3种类型：(1)横韧带将齿状突后面完全包裹，占30％(10例)；(2)横韧带包裹齿状突后面的大部。超过1／2，占54％(18例)；(3)部分覆盖齿状突的后部，不超过其1／2，占14％(5例)。寰椎横韧带的齿状突面的中部可见有纵行的纤维。组织切片显示为较疏松的结缔组织。横韧带的最大载荷为(606&;#177;90)N，最大变形量为(4．3&;#177;0．5)mm。结论 (1)本文结果与国外的相关报道比较，在长度上较白种人稍短。而与黄种人相近，这与人种的高矮有关。(2)寰椎横韧带与齿突接触面的中部可有条索状的疏松结缔组织存在。(3)寰椎横韧带与枢椎齿突的关系不恒定，这可能与齿突骨折的发生相关。     

四角融合器改良前、后有限元分析对比研究

目的　运用有限元方法对镍钛记忆合金腕骨四角融合器（NTMA-FCAC）进行力学性能分析,为其临床应用提供生物力学理论依据。 方法 应用有限元方法（FEM）建立NTMA-FCAC的三维有限元模型,并根据腕关节掌屈背伸时NTMA-FCAC受力情况模拟加载,分析模型各部分的应力、应变值及分布和压缩刚度。 结果 在模拟NTMA-FCAC受力的情况下,应力集中在体臂交界处,其他部分应力分布较为均匀;NTMA-FCAC改良前、后的刚度值接近, 在一定范围内均能满足术后腕关节功能锻炼。NTMA-FCAC的刚度较强,能满足四腕骨融合的力学要求。 结论 NTMA-FCAC在体臂交界处应力较为集中容易产生疲劳,其厚度加强后能很好的应用于临床。