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1.
基于关节坐标系的肌肉骨骼间附着点坐标转换方法   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
目的 运动状态下对人体的骨肌系统进行运动学及动力学分析时,应避免对人体的伤害。本研究通过尸体切片、CT或者MRI图像重建等方法构建静态骨肌模型,并将其应用于活体进行分析。方法 采用尸体切片重建了下肢的三维骨肌模型,并对此骨肌模型及活体下肢建立了统一规则的关节坐标系,详细描述了人体骨肌系统模型和活体上相关肌肉骨骼间附着点空间坐标值转换。结果 对研究对象膝关节屈曲运动中股二头肌短头力臂及长度进行了计算和分析。结论 该方法对提高人体运动学和动力学仿真及肌肉力预测具有重要意义。  相似文献
2.
目的通过比较膝关节骨性关节炎(OA)病人定量动态负荷前后膝关节软骨T2时间变化情况,分析MRIT2mapping序列反映软骨基质生物力学变化的灵敏度.并验证高磁场条件下人体关节负荷装置的有效性。方法10例膝关节OA病人,其中男性3例.女性7例:年龄4l~66岁.平均年龄57-3岁。依托人体下肢关节力学负荷装置,对其施加膝关节动态负荷。负荷前后行膝关节MRIT2maDping成像,将膝关节轴向负荷区软骨分为4个部位:胫骨平台内、外侧软骨区及股骨内、外侧髁软骨区.分别测量各部位软骨负荷前后的T,时间。对负荷前膝关节内、外侧软骨分级评估进行卡方检验,对同一软骨区动态负荷前后的T2时间进行配对t检验。结果负荷前膝关节内外侧软骨分级差异无统计学意义(P〉0.05)。OA病人负荷前后T2值,胫骨平台内侧软骨区分别为(39.59±4.17)ms、(40.14±4.49)ms(f=0.426,P=0.680);胫骨平台外侧软骨区(38.85±6.72)ms、(41.25±6.54)ms(t=1.704,P=0.123):股骨内侧髁软骨区(36.44±5.72)ms、(40.63±4.90)ms(t=1.783,P=0.108);股骨外侧髁软骨区(39.30±5.78)ms、(46.14±5.03)ms(t=2.826,P=0.020)。结论OA病人负荷后膝关节局部区域软骨区T2时间延长.自行设计的动态加压装置适合在高磁场条件下完成加压及MRI检查,有一定推广意义。  相似文献
3.
[摘要] 目的研究新型人工颈椎间盘(Pretic-I)置换和颈椎前路椎间固定对颈椎活动范围(Range of motion,ROM)及邻近节段椎间盘髓核内压力(Intradiscal Pressures,IDPs)的影响。方法新鲜尸体颈椎标本6具,先后依次作为完整组(A组)、C5/6人工椎间盘置换组(B组)和C5/6前路椎间固定组(C组)进行生物力学测试。给予75N跟随载荷,前屈/后伸、左/右侧弯及左/右轴向旋转均施加2.0Nm的纯力矩载荷,在0.2Nm/S的变化条件下测量手术节段及邻近节段ROM,以及邻近节段IDPs。结果B组与A组在手术节段及邻近节段的ROM相比均无显著性差异(P>0.05)。在C5/6节段,C组的ROM明显小于A组和B组(P<0.05)。在C4/5、C6/7节段,C组的ROM则明显大于其他两组(P<0.05)。B组和A组的C4/5及C6/7节段IDPs相比均无显著性差异(P>0.05),而C组的C4/5和C6/7节段IDPs均较其他两组显著增加(P<0.05)。结论Pretic-I人工颈椎间盘置换术较好的维持了手术节段及邻近节段的活动范围,并保持了邻近节段椎间盘髓核内压力。  相似文献
4.
人工膝关节模拟试验是对假体材料和假体设计进行研究和评价的重要形式。天然膝关节运动和载荷情况复杂,无法用常规仪器进行测试,因此需要针对各参数进行专门的人工膝关节模拟试验。目前常用简化方式和完全模拟两种方式,完全模拟方式可以对材料和设计同时进行研究,简化方式则只能对假体材料进行研究。国际标准中已有基于膝关节的运动受力和位移两种方案可供选择。本文还详细论述了人工膝关节模拟试验的评价标准和检测手段,最后对人工膝关节模拟试验今后的研究进行了展望。  相似文献
5.
目的 测量人体多部位松质骨矿质密度、轴向弹性模量,建立矿质密度与轴向弹性模量相关关系的本构方程,为国人有限元材料属性赋值提供依据。方法 采取10例成人新鲜尸体作为样本源,选取胫骨近端、大转子、股骨颈、肱骨头和椎体5个部位的松质骨,加工成直径约6 mm、长约30或40 mm的准试样。测量尺寸并计算体积,CT扫描试样骨矿质密度。对松质骨试样进行力学性能测试,分析不同部位松质骨弹性模量。对矿质密度与轴向弹性模量关系进行线性与幂次回归分析。结果 测试成功的试样来自5个部位,共169枚,其中胫骨近端52枚,大转子31枚,股骨颈15枚,肱骨头17枚,椎体54枚;5个部位松质骨矿质密度、轴向弹性模量均有所差异,线性相关性均较好(0.850>r2>0.785),3个部位(胫骨近端、大转子、椎体)的幂次相关性较好(0.871>r2>0.825),2个部位(肱骨头、股骨颈)的幂次相关性较弱(0.671>r2>0.643)。结论 各个部位骨矿质密度与轴向弹性模量的线性和幂次回归的相关性均较高,且同部位两种回归的r2值之间无明显差异;可应用于体外检测患者的骨骼质量,准确分辨骨质变化的部位,配合有限元建模能够预测骨折的风险。  相似文献
6.
目的在COMSOL关节软骨计算中引入胶原纤维增强特性,并分析引入前后模型结果的差异。方法以软骨中胶原纤维的走向为基础,对胶原纤维的应力单独建模,将胶原纤维的应力写入到原来软骨多孔弹性模型中。为避免应变2次项的出现采用了函数调用方式,同时提高求解器的迭代次数以更好收敛。结果胶原纤维增强模型表面的Y方向初始位移仅为15μm,是非增强模型的17.6%。增强模型的X方向正应变仅为非增强模型的10%,而近表面的X方向正应力超过非增强模型的10倍。结论在COMSOL关节软骨计算中实现了胶原纤维增强特性的引入,为软骨胶原纤维损伤提供了计算模型和理论分析。胶原纤维通过横向增强约束了竖直方向的应变,提高了软骨承载能力,改善了软骨的力学性能。  相似文献
7.
目的探讨内侧支撑螺钉在肱骨近端锁定钢板固定肱骨近端骨折中的生物力学性能。方法将30个人工合成左侧肱骨随机分成3组,建立外科颈骨折模型,采用肱骨近端锁定钢板固定:A组,近端内侧骨皮质支撑,无内侧支撑螺钉;B组,3枚内侧支撑螺钉支撑,无内侧骨皮质支撑;C组,无内侧骨皮质和内侧支撑螺钉支撑。分别对3组标本进行轴向压缩、抗扭、剪切力压缩、模型失效测试。结果 A、B、C 3组轴向压缩最大载荷为A组((240.88±19.13)N)>B组((169.04±19.26)N)>C组((128.58±17.53)N),P<0.05);抗压刚度为A组((424.4±101.2)N/mm)>B组((230.7±40.54)N/mm)>C组((147.0±29.2)N/mm,P<0.05);抗扭测试最大扭矩A组((8.92±0.25)N.m)、B组((9.09±0.31)N.m)>C组((7.57±0.53)N.m,P<0.05),抗扭刚度A组((1.80±0.07)N.m/(°))、B组((1.86±0.07)N.m/(°))>C组((1.53±0.10)N.m/(°),P<0.05);剪切力压缩测试最大载荷为A组((444.71±20.87)N)>B组((228.79±28.95)N)>C组((188.73±26.15)N,P<0.05),抗压刚度为A组((470.0±54.4)N/mm)>B组((183.89±29.64)N/mm)>C组((140.2±32.1)N/mm,P<0.05);模型失效载荷A组((2 949.76±355.08)N)>B组((2 448.13±402.39)N)、C组((2 222.55±336.41)N,P<0.05)。结论肱骨近端内侧骨皮质支撑具有最佳的生物力学性能,采用3枚内侧支撑螺钉重建肱骨近端内侧柱支撑的生物力学性能较无内侧柱支撑时明显增强。通过内侧骨皮质支撑或内侧支撑螺钉重建肱骨近端内侧柱支撑值得临床运用,以预防术后内固定失败。  相似文献
8.
目的通过跨尺度计算,比较表层和深层软骨细胞的周边力学环境。方法建立软骨细胞两相力学模型,将软骨两相力学模型里的结果映射到细胞模型对应边界上作为边界条件。计算细胞模型得到软骨细胞的周边力学环境并进行分析。结果深层软骨细胞及周边应力比表层细胞的小一半,但都远小于细胞外的应力。软骨细胞周围基质(pericellular matrix,PCM)承担了细胞外的高应力,显著降低了细胞内的应力。两处细胞周围的间隙流动方向完全相反。结论软骨承载能力使深层软骨细胞附近应力显著降低,保护了深层软骨细胞及软骨下骨。PCM承担了细胞外围高应力,保证了软骨细胞生存工作所需的低应力环境。两处细胞周围相反的间隙流动支持了由表层关节液渗透及软骨下骨营养泵入构成的软骨双向营养供给学说。  相似文献
9.
目的在软骨数值模拟中,对由于设置均匀和随深度变化的力学参数而导致的结果差异进行评估。方法利用COMSOL多孔介质模块建立软骨非线性两相多孔介质模型。在静载荷下,分别用均匀和随深度变化的两种软骨力学参数对模型进行了计算,并对两者的计算结果差异进行了分析。结果对于软骨总应力,两种参数设置的结果之间差异很小。但在分析软骨的固相应力、液体压力和流动等较深入细致的问题时,两种参数设置结果之间的差异不能忽略。结论不同的软骨力学参数设置对软骨总应力的结果几乎没有影响,但对软骨内流速场则影响很大。所以均匀的力学参数设置可用来简化计算软骨总应力的问题,而其他一些更细致的分析需要立足于随深度变化的软骨力学参数。这些结论可以为今后的软骨建模和数值计算提供参考,为人工关节的设计和计算奠定基础。  相似文献
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