镫骨骨质缺损对听力传导影响的有限元分析

目的建立完善的鼓膜-听骨链模型,利用有限元初步探讨镫骨前、后脚骨质缺损对听力传导的影响。方法实验数据源于对一名无中耳病史的成年男性左侧颞骨进行Micro-CT扫描,在医学影像处理软件Mimics上进行三维重建,利用Geomagic形成需要的曲面,最后在SolidWorks上将成型的鼓膜-听骨链模型进行切割组装,建立正常听骨链模型以及镫骨前、后脚骨质缺损模型,利用模型分析骨质缺损对听力传导的影响。结果建立的鼓膜-听骨链模型镫骨足板频振曲线符合相关文献报道,在镫骨前、后脚骨质缺损病理模型下,曲线与正常中耳模型曲线接近。结论利用多软件综合处理,可建立可信度较高的中耳听骨链模型;有限元模拟分析结果显示,镫骨前、后脚缺损部分骨质,未对听力传导产生明显影响。     

有限元评估尖顶距与股距尖顶距对股骨转子间骨折髓内钉内固定术后稳定性的影响

文题释义：尖顶距：是指术后即刻的正、侧位X射线片上拉力螺钉尖至股骨头颈中轴线与股骨头关节面交点的距离之和，并校正放大率后所得值，以毫米为单位。目前较为主流的观点是尖顶距值≤25 mm可有效减少拉力螺钉切出股骨头的可能性。股距尖顶距：股距尖顶距是在尖顶距的基础上提出的。正位片上，于内侧皮质做一条平行于股骨颈中轴线的切线，该线与股骨头关节面的交点至螺钉尖端的距离即为正位片上的股距尖顶距；侧位片上，为拉力螺钉尖至股骨头颈中轴线与股骨头关节面交点的距离；将正、侧位片上的股距尖顶距相加再予以校正后得到股距尖顶距的值。股距尖顶距更强调正位片上偏下的螺钉位置。 背景：尖顶距被广泛应用于预测拉力螺钉切出的可能性，但是一些临床研究发现在正位片上当拉力螺钉位于股骨头中心偏下的位置时更稳定，于是为了更准确评估拉力螺钉位置, 提出了股距尖顶距的概念，但是其应用价值还需要进一步验证。 目的：利用尖顶距和股距尖顶距的标准公式，将拉力螺钉放入股骨头内不同的区域，应用有限元方法对模型的稳定性进行评估并对比。 方法：利用CT影像数据建立左股骨有限元模型，用3D扫描加建模建立捷迈解剖型髓内钉内置物有限元模型，按照尖顶距15，20，25，30，35 mm将拉力螺钉分别放入股骨头内中间区域和前上、前下、后上、后下5个对应的象限，建立24个内固定模型。同时计算当拉力螺钉位于股骨头中间时对应的股距尖顶距，将拉力螺钉放入后上、后下、前上、前下4个象限，建立16个股距尖顶距模型。然后给模型垂直向下的力，比较以尖顶距和股距尖顶距为标准建立的有限元模型的稳定性。结果与结论：①以尖顶距为标准置入拉力螺钉，当拉力螺钉位于前上象限，尖顶距为35 mm时，股骨头最大轴向位移与无拉力螺钉时差值最小，为0.008 205 5 mm，当拉力螺钉位于股骨头后下象限，尖顶距为20 mm时，股骨头最大轴向位移与无拉力螺钉时差值最大，为0.023 524 0 mm。以股距尖顶距为标准置入拉力螺钉，当拉力螺钉位于前上象限，股距尖顶距为37.886 mm时，股骨头最大轴向位移与无拉力螺钉时差值最小，为0.008 794 1 mm，当拉力螺钉位于股骨头后下象限，股距尖顶距为25.256 mm时，股骨头最大轴向位移与无拉力螺钉时差值最大，为0.023 183 2 mm。②将拉力螺钉按照尖顶距和股距尖顶距的标准放入股骨头内，拉力螺钉位于股骨头中心偏后上方时，股骨骨折近端的最大主应力增高明显，平均值分别为82.339 4，79.118 8 MPa；拉力螺钉位于股骨头中心偏后下方时，股骨骨折近端的平均最大主应力值减小，分别为49.535 9，49.642 8 MPa。提示：在评估尖顶距和股距尖顶距对股骨转子间骨折髓内钉内固定模型稳定性的影响时，股距尖顶距并未较尖顶距表现出明显优势；股骨骨折近端的稳定性受到拉力螺钉位置的影响更大，当拉力螺钉位于股骨头下后象限时，稳定性最好。ORCID: 0000-0002-7707-3553(乔文) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程     

个性化膝关节假体设计的形态学初探

目的:通过比较胫骨模型和胫骨半月板模型,优化膝关节假体。方法:对健康成人志愿者进行CT及MRI扫描,导入Mimics软件中建立三维模型,再导入ANSYS软件中,通过定义单元类型、选择材料属性和划分网格及力学分析,比较胫骨模型和胫骨半月板模型应力分布的区别。结果:成功对半月板进行三维立体测量,通过比较胫骨模型和胫骨半月板模型,提出了优化膝关节假体的新构想。结论:基于Mimics及ANSYS软件,成功构建了胫骨模型和胫骨半月板模型,对比分析可得,胫骨半月板模型在稳固膝关节及减少摩擦上优于胫骨模型,为个性化假体设计及3D打印提供仿真基础。     

颈椎后纵韧带骨化椎间盘及后纵韧带应力的有限元分析

[目的]探讨颈椎后纵韧带骨化(OPLL)椎间盘及后纵韧带应力的变化。[方法]选择C4/5节段孤立型、混合型和节段型OPLL患者和正常人各1例行CT扫描,采用Mimics 14.0、Geomagic Studio 10.0和Hypermesh11.0软件对数据进行处理,建立有限元模型。采用Abaqus 6.12软件计算在前屈、后伸、旋转位载荷下椎间盘及后纵韧带的Von Mises应力。[结果]前屈和旋转载荷下,正常组C4/5、C5/6椎间盘应力显著小OPLL 3组(P0.05)。孤立型、连续混合型的C4/5、C5/6椎间盘应力显著小于节段型(P0.05)。前屈及旋转载荷下,正常组后纵韧带应力显著小于OPLL 3组(P0.05)。孤立型和混合型C4/5、C5/6节段后纵韧带应力显著大于节段模型(P0.05)。单开门成形术前与术后比较,C4/5、C5/6椎间盘及后纵韧带应力无显著改变(P0.05)。[结论]孤立型和混合型后纵韧带骨化的后纵韧带应力显著大于节段型,颈椎后路单开门不改变椎间盘与后纵韧带的受力状态。     

肛提肌损伤的多学科研究进展

盆底功能障碍性疾病(pelvic floor dysfunction,PFD)是一系列综合征的统称,主要包括盆腔器官脱垂(pelvic organ prolapse,POP)、压力性尿失禁(stress urine incontinence,SUI)、粪失禁、性交功能障碍和慢性盆腔疼痛综合征等,对广大中老年女性患者的生活质量造成极大困扰[1]。近年来,PFD的发病率逐年升高,但发病机制尚不明确,目前,主流观念认为PFD的发生主要是由盆底肌、筋膜、韧带等支撑结构异常引起的,如薄弱、缺损或断裂[1-2]。     

中日友好医院分型股骨头坏死腓骨植入治疗的三维有限元分析

文题释义：股骨头坏死中日友好医院分型的有限元分析：根据李子荣等提出的中日友好医院分型，建立股骨头坏死三维模型，分为 M型(内侧型)、C型(中央型)和 L型(外侧型)，其中 L型包括L1型(次外侧型)、L2型(极外侧型)和 L3型(全头型)。通过对建立的模型进行有限元分析，为该分型的保髋治疗提供了一定力学依据，显示外侧柱的存留是精准预防塌陷的重要因素，为进一步实现个体化治疗提供力学基础。 腓骨支撑坏死股骨头保髋手术：是对于早中期股骨头坏死需要保留股骨头患者进行的一种手术方式。首先需对股骨头进行髓芯减压，清除一定坏死骨，空腔填塞松质骨(髂骨为主)，打压结实后植入腓骨(异体或自体)支撑，给坏死区的提供力学支撑及生物学修复，预防股骨头进一步坏死及塌陷。 背景：研究报道股骨头坏死的保髋疗效与外侧柱存留密切相关，中日友好医院分型是根据三柱结构确立的，对股骨头塌陷的预测准确性高。 目的：建立股骨头坏死中日友好医院分型各分型仿真的三维有限元模型，通过有限元分析各分型腓骨植入的力学变化，探讨外侧柱存留对保髋疗效的意义，为该分型的塌陷精准预测提供基础。 方法：建立正常股骨头、中日友好医院分型(M型、C型、L1型、L2型、L3型)股骨头坏死及其腓骨植入3组11种三维有限元模型，运用ANSYS软件进行有限元分析计算，观察各组模型的最大应力值、最大位移值及股骨头内部载荷传递模式。 结果与结论：①坏死组位移最大，应变最大，且因坏死分型不同而位移不同，位移变化如下：M型相似文献   

基于影像学表现的股骨头坏死塌陷预测的研究进展

针对股骨头坏死保留自身髋关节是公认的治疗目标,但保髋治疗有较高的失败率,主要的原因是目前临床中缺乏有效预测塌陷风险和防治塌陷的方法。基于影像学(主要是X片和磁共振成像)的股骨头坏死塌陷预测方法均存在局限性,无法满足实际保髋手术需求,亟待开发新的方法。其中有限元分析就是一个方向,另外对股骨头坏死塌陷的机制研究也是重点突破口。     

桡骨远端FrykmanⅧ型骨折钢板固定有限元模型的建立及力学分析

文题释义：尺骨茎突骨折：高达50%-70%的桡骨远端骨折合并有尺骨茎突骨折，骨折预后由此产生的并发症已经引起了临床的重视，但对尺骨茎突骨折是否需要固定仍存在争议。桡骨远端骨折Frykman分型：由Frykman于1967年提出，8种分型中的偶数型均合并有尺骨茎突骨折。背景：临床中对于桡骨远端骨折或是关节脱位的治疗普遍比较重视，但却很少关注尺骨茎突骨折，而且对尺骨茎突骨折是否需要固定存在争议。骨科生物力学研究中，选用尸体实验可能会遇到尸体模型选择标准不一以及力学测量手段不同等问题。 目的：选用有限元分析方法，基于Mimics软件构建桡骨远端Frykman Ⅷ型骨折钢板螺钉固定的有限元仿真模型，并设定工况与载荷进行力学分析，希望给此类骨折修复方案的选择提供参考。方法：基于1例健康志愿者的前臂及手部CT图像建立正常腕关节三维有限元基础模型，调试后通过轴向加载100 N应力得出桡骨远端的应力分布云图，与文献中尸体实验数据对比来验证模型的有效性。通过有限元相关软件分网、切割造模建立桡骨远端Frykman Ⅷ型骨折合并尺骨茎突Ⅰ型和Ⅱ型骨折的2种有限元模型，并完成桡骨远端钢板螺钉固定模型的组装。在旋转工况下设定载荷，分析2个模型中钢板内植物单元的应力分布、下尺桡关节的相对位移及尺骨茎突骨折端位移的变化情况。结果与结论：①建立并验证了正常腕关节的三维有限元模型，以此为基础延伸建立出桡骨远端Frykman Ⅷ型骨折合并尺骨茎突Ⅰ型和Ⅱ型骨折桡骨远端钢板螺钉固定的2种有限元模型；②在设定相同旋转载荷条件下，桡骨远端Frykman Ⅷ型骨折合并尺骨茎突Ⅰ型骨折的钢板固定模型中钢板单元承受的应力及应力分布范围均小于合并尺骨茎突Ⅱ型骨折钢板固定的骨折模型，下尺桡关节的相对位移值及尺骨茎突骨折端位移值也小于后者；③提示构建的腕关节三维有限元模型可用于腕部骨折的力学机制分析；通过有限元分析研究显示，桡骨远端Frykman Ⅷ型骨折中尺骨茎突骨折会影响下尺桡关节的稳定性，其中合并有尺骨茎突Ⅱ型骨折时较为明显，可以给此类骨折修复方案的选择提供一定的临床参考。ORCID: 0000-0001-7298-6727(李永耀) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程