膝关节 Q 角变化规律的实验研究

本研究利用精密三维位移测读仪，研究分析了Ｑ角的变化趋势，以及对髌股关节运动的影响。研究结果表明，Ｑ角是一空间夹角，随屈膝角的增大而增大。力线在平面上的投影所呈的平面夹角Ｑｐ也就是通常所指的Ｑ角，在屈膝１５°左右达最大，而在９０°左右达最小。整个屈膝过程中，ＱＰ在５°－１５°之间变化，变化幅度达１０°左右。     

冲击载荷作用下骨盆三维有限元分析及其生物力学意义

目的:探讨骨盆受到冲击载荷作用的力学行为特征,为临床分析及判断骨盆骨折类型、力学分布、冲击载荷影响提供力学基础。方法:采用计算机仿真模拟方法,将所构建骨盆三维实体模型导入三维有限元分析软件AN-SYS7.0,计算单侧髂前上棘和单侧髂骨正后方部位冲击载荷作用下骨盆的力学行为表现,冲击载荷为0～8000N,峰值8000N,时间自0～40ms,分析主应力值、应力分布情况以及主应力方向上骨盆单元的位移。结果:冲击载荷作用于单侧髂前上棘时,0～10ms主要的应力沿髂后上棘到髂前上棘分布,在冲击后期10ms以后,骶髂关节、髋臼和耻骨支都会产生较大的应力分布;作用于单侧髂骨正后方部位时,0～20ms主要的应力沿髂骨纵行传导,应力分布并没有在冲击峰值10ms时达到最大,而是从20ms之后,应力开始向骶髂关节、双侧耻骨支、坐骨支以及髋臼等部位传导并可见到明显的应力分布。结论:分析冲击载荷作用下骨盆各部位应力分布以及骨盆各个单元在应力作用下的位移变化,有助于临床上进行骨盆损伤内固定力点的选择以及进一步明确骨盆内在应力值分布。     

距舟关节的三维运动度及其临床意义

目的探讨距舟关节的三维运动范围及其在足运动中的作用.方法采用12例新鲜青壮年小腿足标本,牢固地固定胫骨,标记距骨和足舟骨,分别对足前部加载不同的负荷,使前足处于特定的不同运动状态,用三维数字化仪测量标记点的三维坐标值,计算距舟关节的相对三维运动值,分析距舟关节和前足的运动范围及两者间的关系.结果前足相对胫骨的单一跖屈-背屈运动范围为84.1°±6.2°,内翻-外翻为61.8°±5.1°,内收-外展为49.3°±5.0°,在上述前足的单纯运动过程中,距舟关节的上述三维运动范围依次为18.3°±4.9°、32.3°±4.7°和28.37°±4.0°,分别占前足相应运动范围的21.8%、52.2%、和57.5%.结论距舟关节具有较大的三维运动范围,在前足的三维运动和足板的扭曲变形运动中发挥重要作用,并对踝关节的跖屈-背屈运动具有一定的代偿作用.     

腰椎板切除对腰椎稳定性影响的实验研究

本文以人体新鲜尸体的完整腰椎为实验标本，采用生物力学测定的方法对切除不同节段腰椎椎板后，腰椎稳定性所受影响进行了定性、定量的研究。从而得出结论，腰椎椎板切除将影响腰椎的稳定性。但稳定性破坏的大小，不随腰椎板节段切除的多少而变化。     

Three dimensional finite element analysis of acetabulum loaded by static stress and its biomechanical significance

Objective：To explore the mechanical behavior of acetabulum loaded by static stress and provide the mechanical basis for clinical analysis and judgement on acetabular mechanical distribution and effect of static stress. Methods：By means of computer simulation, acetabular three dimensional model was input into three dimensional finite element analysis software ANSYS7.0. The acetabular mechanical behavior was calculated and the main stress value, stress distribution and acetabular unit displacement in the direction of main stress were analyzed when anterior wall of acetabulum and acetabular crest were loaded by 1 000 N static stress. Results ：When acetabular anterior wall loaded by X direction and Z direction composition force, the stress passed along 4 directions： （1）from acetabular anterior wall to pubic symphysis along superior branch of pubis firstly, （2）from acetabular anterior wall to cacroiliac joint along pelvic ring, （3）in the acetabulum, （4）from the suffered point to ischium. When acetabular crest loaded by X direction and Y direction composition force, the stress transmitted to 4 directions： （1）from acetabular crest to ilium firstly, （2）from suffered point to cacroiliac joint along pelvic ring, （3） in the acetabulum , （4）along the pubic branch, but no stress transmitted to the ischium branch. Conclusion：Analyzing the stress distribution of acetabulum and units displacement when static stress loaded can provide internal fixation point for acetabular fracture treatment and help understand the stress distribution of acetabulum.     

骨盆及髋臼三维有限元模型单元选择及构建生物力学意义

目的：寻求骨盆及髋臼三维有限元模型构建中三维有限元模型单元的选择以及构建，为骨盆、髋臼生物力学研究及手术仿真模拟提供精确模型。方法：在获得的骨盆及髋臼三维CT图像数据矩阵中移动立方体，骨骼内部采用六面体单元，骨骼表面采用Marching Cube算法，建立四面体代替等值面，构建骨盆及髋臼三维有限元模型单元。结果：综合Marching Cube算法和传统方法构建三维有限元模型，所构建模型表面光滑连续，不仅能够分析骨骼表面应力应变分布，同时保留内部应力应变分布的特点。结论：结合传统三维有限元模型构建方法，在模型表面使用四面体单元，模型内部采用六面体单元，构建表面连续平滑的骨盆和髋臼有限元模型，不仅能够反应内部应力应变分布，而且能够模拟分析骨骼表面应力应变分布。     

桡骨远端解剖型记忆聚合器治疗桡骨远端骨折三维有限元分析

目的:探讨桡骨远端解剖型记忆聚合器(anatomicdistalradiusNitinolmemoryconnector,DRMC)治疗桡骨远端骨折的记忆生物力学特性。方法:采用三维建模及有限元方法,分析计算DRMC固定桡骨远端骨折时在骨折断面及周围所产生的应力并构建记忆应力场。结果:桡骨远端DRMC持骨支产生轴向持骨力为14.66MPa,持骨支最大主应力值为40～70MPa,最小主应力值为3～7MPa,而加压支应力值相对较大,为20～40MPa。结论:DRMC在骨折线周围的应力分布合理,轴向持骨力有利于早期骨折稳定,加压支纵向加压及记忆效应的存在,可将被固定的废用段转化为生长段,促进骨折愈合。     

桡骨远端解剖型记忆聚合器治疗桡骨远端骨折三维有限元分析

目的：探讨桡骨远端解剖型记忆聚合器(anatomic distal radius Nitinol memory connector，DRMC)治疗桡骨远端骨折的记忆生物力学特性。方法：采用三维建模及有限元方法，分析计算DRMC固定桡骨远端骨折时在骨折断面及周围所产生的应力并构建记忆应力场。结果：桡骨远端DRMC持骨支产生轴向持骨力为14．66MPa，持骨支最大主应力值为40～70MPa，最小主应力值为3～7MPa，而加压支应力值相对较大，为20～40MPa。结论：DRMC在骨折线周围的应力分布合理，轴向持骨力有利于早期骨折稳定，加压支纵向加压及记忆效应的存在，可将被固定的废用段转化为生长段，促进骨折愈合。     

天鹅型记忆加压接骨器记忆生物力学实验研究

目的 通过对天鹅型记忆加压接骨器(swan—like memorycompres-sion．connector，SMC)进行力学测定，分析相关记忆生物力学意义。方法 分别选取成人尸体湿肱骨，制作骨折模型，包绕压敏胶片后以SMC固定，测定加压支和环抱支固定骨折时的应力值。结果 环抱支与肱骨接触部位的应力范围是2．42～22．68N，而SMC加压支在骨折断面产生的应力较大区的压应力为13．6MPa左右。结论 SMC的环抱支应力有利于固定骨折两断端，加压支在骨折断面形成的应力场有利于骨折的愈合。     

剪切力对内皮细胞及其与小肠黏膜下基质复合培养的形态学影响

目的探讨切变应力对猪髋动脉内皮细胞单独培养和猪髋动脉内皮细胞与猪小肠黏膜下基质联合培养形态学特征的影响。方法对猪髋动脉内皮细胞单纯培养组,小肠黏膜下基质与猪髋动脉内皮细胞联合培养组均施与40×10-5N/cm2的剪切应力,持续12h,两组均每隔30min记录细胞图像,计算定向角。结果单纯培养组:第1小时可见有明显的细胞脱落,细胞形态变化不明显;第4小时,细胞脱落已不明显,细胞由多角形逐渐变圆;第8小时,看不到明显的细胞脱落,细胞由第4小时时的类圆形向长梭形发展,细胞变得细长,局部可见细胞沿流场方向排列;第12小时,细胞变得更加细长,细胞沿流场方向排列趋势更为明显;定向角第12小时时与剪切前相比有显著性差异。联合培养组:第1小时有少数细胞脱落,但不如单纯培养组第1小时细胞脱落明显;第2小时后看不到明显的细胞脱落;定向角在12h内未发生显著性变化。结论40×10-5N/cm2的脉动剪切力对猪髋动脉细胞的形态和排列在12h内产生影响;但对与猪小肠黏膜下基质复合培养的内皮细胞影响不大。