| 侧向冲击载荷作用下股骨-骨盆复合体的生物力学响应 |
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| 引用本文： | 王冬梅,董谢平,张琳琳.侧向冲击载荷作用下股骨-骨盆复合体的生物力学响应[J].医用生物力学,2011,26(6):502-507. |
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| 作者姓名： | 王冬梅 董谢平 张琳琳 |
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| 作者单位： | 上海交通大学 机械与动力工程学院，生物医学制造与生命质量工程研究所;江西省人民医院 骨科;上海理工大学 上海医疗器械高等专科学校 |
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| 基金项目： | 国家科技支撑课题（2008BAI68B06），上海交通大学 “医工(理)交叉研究基金”项目（YG2010MS09） |
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| 摘 要： | 目的利用三维有限元分析方法研究股骨-骨盆复合体在人体侧向摔倒时冲击载荷作用下的生物力学行为特性。方法基于中国力学虚拟人模型库建立股骨-骨盆-软组织复合体的三维有限元模型,包括皮质骨、松质骨和软组织;同时,构建一个刚体平面仿真地面。约束地面刚体,对整个股骨-骨盆-软组织复合体模型施加侧向2 m/s的速度载荷,整个仿真分析时间设定为20 ms。通过三维有限元分析计算获得股骨-骨盆侧摔冲击过程中应力应变变化特性。结果在13 ms时,股骨大转子处软组织与地面的接触力达到最大值7 656 N,对应的骨盆软组织上的最大等效应力值为2.64 MPa。冲击过程中,耻骨联合处骨皮质上等效应力出现极大值,为142.64 MPa,接近其屈服强度;股骨颈和大转子处应力水平较高,股骨颈处皮质骨上的最大等效应力值为76.49 MPa;股骨颈处松质骨上的最大等效应力值为8.44 MPa,最大压缩应变值为0.94%;股骨大转子处松质骨上的最大等效应力值为8.50 MPa,最大压缩应变值为0.93%。结论人体股骨-骨盆复合体在侧摔减速冲击载荷作用下股骨颈、大转子及耻骨联合处易出现骨折。
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| 关 键 词： | 股骨-骨盆复合体 侧摔 减速冲击 生物力学 有限元分析 应力分布 |
| 收稿时间： | 2011/2/24 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2011/4/27 0:00:00 |
Biomechanical response of the pelvis femur complex under lateral pelvic impacts during sideways falls |
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| WANG Dong-mei,DONG Xie-ping and ZHANG Lin-lin.Biomechanical response of the pelvis femur complex under lateral pelvic impacts during sideways falls[J].Journal of Medical Biomechanics,2011,26(6):502-507. |
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| Authors: | WANG Dong-mei DONG Xie-ping and ZHANG Lin-lin |
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| Institution: | WANG Dong-mei1,DONG Xie-ping2,ZHANG Lin-lin3(1.Institute of Biomedical Manufacturing and Life Quality Engineering,School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China,2.Department of Orthopaedic Surgery,People's Hospital of Jiangxi Province,Nanchang 330006,3.Shanghai Medical Instrumentation College,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China) |
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| Abstract: | Objective To investigate the biomechanical characteristics of the human pelvis-femur complex under lateral pelvic impacts during sideways falls using three dimensional(3D) finite element(FE) method.Methods Based on the model database of China Mechanical Virtual Human,a 3D FE model of the pelvis-femur-soft tissue complex was created,including cortical bone,cancellous bone and soft tissue capsule.A rigid plane model was also constructed for ground simulation and constrained in all freedoms.The average hip lat... |
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| Keywords: | Pelvis-femur complex Sideways fall Deceleration impact Biomechanics Finite element analysis Stress distribution |
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