咬肌牵动的颧骨复合体三维有限元模型的建立

目的：建立颧骨复合体、咬肌牵动可分析应力状态的三维有限元模型。方法：应用MIMCS软件将颧骨复合体高突患者面部CT图像进行三维重建，使用MSC,Marc软件进行网格划分，建立三维有限元模型，并通过解剖学研究和测量，结合图像，确立咬肌的附着部位面积和肌力线方向。结果：建立了咬肌牵动的颧骨复合体生物力学分析模型，该模型共有9093个节点（咬肌1025个节点），包含39026个单元（咬肌4487个单元），与CT三位重建影像比较，形态结构一致性好。结论：运用有限元分析技术，结合咬肌牵动的功能测定所建立的生物力学模型几何相似性和力学相似性好，为颧骨复合体缩小手术提供了一种可定量化术前设计的方法。     

"虚拟中国人"(VCH)数据采集技术研究

目的：为863项目“数字化虚拟人体若干关键技术”提供人体切片建模数据采集所涉及的多项综合技术。方法：对“虚拟中国人”（Virtual Chinese Human,VCH)铣削加工设备的标准构件进行调研基础上，提出新的设计和组装方案，确定工艺路线，实施调试。结果：与国际上现已报道的VHP和VKH两个数据集相比，新研制装置将卧姿固定和切削，改为立姿固定和切削；采取工作台上直接冻存，改进了异地冻存多次装夹所造成的数据丢失；构 建了以往没能重点显示的血管系统；将切削间距精度由0．33mm和0．2mm提高到0.1mm。结论“虚拟中国人”的数据采集技术，有更高精度、更便于操作、更真实的血管显示。     

“Z”型截骨术治疗三角纤维软骨复合体损伤的生物力学评价

目的：为作者设计的治疗三角纤维软骨复合体损伤新术式（“Z”型截骨术）,提供生物力学基础。方法：采用8侧青年新鲜尸体上肢标本,用MTS试验机控制加载,用压敏片方法测压力。分析“Z”形截骨术对尺侧腕传递载荷功能的影响。结果：尺骨正向变异后腕关节在各种位置尺侧腕间隙测的压力均较正常标本高。“Z”型截骨术后,尺骨传递轴向载荷的量接近正常标本水平。结论：“Z”型截骨术符合局部解剖及生物力学要求。     

咀嚼肌牵动的下颌骨三维有限元建模与数值分析

目的：应用有限元方法分析咀嚼肌牵动的下颌骨应力状态。方法：采用数字中国人下颌骨CT图像三维重建，生成有限元模型，通过解剖学研究和测量，确立颞肌、咬肌、翼内肌、翼外肌的附着部位面积和肌力线方向。结果：建立了咀嚼肌牵动的下颌骨生物力学分析模式，有限元计算得到下颌骨应力分布状态，Von Mises应力主要集中于髁突，冠突，咀嚼肌附着部位和磨牙区，当右侧第1磨牙与第2磨牙咀嚼模拟时应力峰值为20．61MPa．当第1前磨牙与第2前磨牙咀嚼模拟时应力峰值达到了22．09MPa。结论：有限元分析技术，结合下颌骨血管神经走向及He力与咀嚼功能测定等，为下颌骨截骨术和骨牵张术提供了一种术前设计的定量方法。     

桡骨头的应力传导作用及其临床意义

目的明确桡骨头在肘关节中的应力传导作用。方法利用 SWD－ 10型材料试验机测量桡骨头的应力传导作用和桡骨头切除后经尺骨鹰嘴的应力分布变化。结果经桡骨头传导的应力大小约占所施加应力的 55％,桡骨头切除后,所施加的应力完全由肱尺关节承受,肱尺关节外侧关节面应力增加的幅度明显较内侧关节面大。结论桡骨头在肘关节应力传导和维持肘关节的稳定中起重要作用。     

现实虚拟互动技术对角度牵引治疗根型颈椎病研究

【目的】比较不同角度牵引治疗神经根型颈椎病的生物力学差异,探讨角度牵引治疗神经根型颈椎病的合适方式,为临床应用提供理论依据。【方法】符合纳入标准的33例病例实验前均拍摄颈椎CT片。患者分别接受前屈位、中立位及后伸位角度牵引,牵引前后均拍摄标准颈椎侧位X光片,测量牵引前后各节段椎间前、后隙高度的变化;对其中1位患者的颈椎CT片进行三维有限元分析,并模拟不同角度受力下颈椎的生物力学变化。【结果】不同角度牵引下椎间前、后隙高度的变化均以前屈位最为显著,从C2/3至C6/7,前屈位组各节段的椎间前、后隙高度增加值均显著大于中立位组和后伸位组(P﹤0.01),而其中中立位组又显著大于后伸位组(P﹤0.01),三者关系为:前屈位组>中立位组>后伸位组。三维有限元分析结果显示:无论是椎间后隙或是椎间前隙,均以前屈位增加最为显著。但与在体实验相比,后伸位受力分析却显示出几乎相反的结果。【结论】单从椎间隙高度增加的角度来看,前屈位角度牵引对于神经根型颈椎病的治疗最为有利,并可以推测,C3/4、C4/5节段病变的神经根型颈椎病患者可能最适宜接受前屈位角度牵引;另一方面,建议神经根型颈椎病患者应该慎用后伸位角度牵引。     

下颌骨截骨术相关的骨学测量及临床意义

目的 测量与下颌骨截骨术有关的指标和探讨其临床意义,为避免下颌骨截骨术并发症提供形态学资料。方法 100个干燥和10个透明下颌骨,采用人体测量仪,按照人体测量手册所述及的下颌骨测量方法进行测量。结果 下颌体长为(72.0±5,4)mm,下颌体高和厚分别为(27.7±3.3)mm、(15.0±1.7)mm,下颌联合高为(33.4±3.7)mm;下颌支高和最小宽、髁突间宽、下颌角角度、下颌角间宽分别为(61.1±5.7)mm、(32.6±3.2)mm、(120.4±6.6)mm、(124.9±7.5)°、(100.2±6.8)mm;下颌孔上缘至下颌切迹最低点距离、下颌孔后缘至下颌支后缘的宽度、茎乳孔前缘至下颌支后缘的距离和下颌角最突点至下颌管的距离分别为(15.8±2.3)mm、(13.1±1.9)mm、(16.2±1.2)mm和(20.4±3.2)mm。结论 这些数据可作为临床医生施行下颌骨各型截骨术时的参考依据,从而避免其并发症的发生。     

一种新型椎弓根螺钉内固定系统对不稳腰椎的稳定性效果评价

目的评价一种新型椎弓根螺钉内固定系统对不稳定腰椎的稳定性效果。方法取12具新鲜尸体腰椎标本,随机分为2组,每组6例。测量每组腰椎在8.0 N·m载荷下L2~L5节段的运动范围(range of motion, ROM)后将两组腰椎制成腰椎三柱不稳模型,A组以椎弓根螺钉固定,B组以SOCON椎弓根螺钉固定,再分别测量两组ROM并进行比较。结果新型的椎弓根螺钉内固定系统和SOCON椎弓根螺钉均能显著降低腰椎各方向上的ROM,尤其对前屈、后伸提高其稳定程度最大,前屈时新型的椎弓根螺钉内固定系统可降低62.8%,SOCON螺钉可降低63.9%,后伸时则分别降低54.9%和51.0%。A、B固定腰椎后ROM在6个方向上无明显差异,两种螺钉的稳定作用相近。结论新型的椎弓根螺钉内固定系统有较好的生物力学稳定作用,能有效提高损伤腰椎各方向上,尤其是前屈和后伸方向上的稳定程度。     

基于单幅X线图像和CT数据的2D/3D配准系统

目的建立基于统一计算架构(CUDA)下以单幅X线图像及CT扫描数据为数据源的2D/3D配准系统,并应用于膝关节在体运动及植入假体稳定性研究。方法首先应用张正友标定法对采集X线图像设备进行标定;其次基于CUDA构架利用光线跟踪算法生成数字影像重建图像,以相关性函数为相似性测度计算2D/3D配准参数;最后以三维激光扫描仪所获得的点云数据进行3D/3D配准,以验证2D/3D配准结果。结果以标本整体位置变换进行配准实验,6自由度平均误差中,位移小于1mm,旋转小于1°。结论此2D/3D配准系统达到了运动检测精度的要求,可以作为研究膝关节运动情况和假体在体稳定性研究的计算平台。