弓齿形状记忆合金接骨器模型构建及三维有限元分析

目的:介绍弓齿形状记忆合金接骨器三维模型的构建并进行三维有限元计算及分析,探讨相关的记忆生物力学意义。方法:采用大型有限元分析软件ANSYS5.6,通过对接骨器结构拆分,分别将各部分建模后,生成体积从而建立三维模型。结果:所构建三维模型,逼真反映弓齿形状记忆合金接骨器的真实形态及生物力学行为,可以进行相应的力学运算。结论:弓齿形状记忆接骨器三维有限元模型的构建,可以为治疗复杂性骨盆髋臼骨折的力学行为以及相关力学基础研究提供精确模型。     

弓齿形状记忆接骨器记忆生物力学计算及实验研究

目的:探讨弓齿形状记忆接骨器的生物力学特性,为临床应用提供记忆生物力学依据。方法:采用莫尔原理计算弓齿形状记忆接骨器在骨折断面及周围所产生的应力并构建应力场;同时应用实验力学方法对弓齿形状记忆接骨器载荷形变进行测定。结果:生物力学计算求得弓齿形状记忆接骨器受力P和位移δ之间的关系为:P=13.69δ,实验测定发现弓齿形状记忆接骨器的受力与位移之间呈线性关系。结论:在弓齿形状记忆接骨器材料的弹性范围内,弓齿形状记忆接骨器的受力与位移之间呈线性关系,计算结果与测定结果相当一致。     

髋臼三维有限元分析及其生物力学意义

目的：寻求髋臼三维有限元模型构建的方法并探讨记忆生物力学的临床意义。方法：选择成年湿髋臼尸体标本行CT扫描成像得到髋臼每层横截面图像，提取边界坐标．利用有限元分折软件ANSYS5.6构建髋臼三雏有限元，三维十结点四面体实体单元进行网格划分。结果：所构建髋臼模型共划分为121 239个结点、112 491个单元。客观反映髋臼真宴解剖形态及生物力学行为。结论：构建的髋臼三维有限元模型．为髋臼骨折内固定的记忆力学研究提供可循模型.     

髋臼三维记忆内固定系统全真三维有限元模型快速建立及其对力学仿真的意义

要目的：目前，有限单元法(finite element method，FEM)已成为生物力学研究的有力手段。尽管随着计算机图形学、数字图像处理学的发展，建立可视化三维数字模型的技术已经逐步成熟并走向了应用。但是，由于内固定器种类繁多、形状复杂，建立可以进行生物力学计算分析的有限元模型依然是一件繁琐而复杂的工作，包括髋臼三维记忆内固定系统(aeetabular three—dimensional memory fixation system，ATMFS)复杂形状内固定器全真三维有限元模型快速建立方法。方法：引入材料坐标系和运动变形方法，快速有效建立ATMFS复杂形状内固定器全真三维有限元模型。结果：所构建的ATMFS三维有限元模型能够准确反映内固定器结构特征，能够进行力学分析。结论：此建立全真三维有限元模型方法对ATMFS复杂形状内固定器的建模是快速而有效的。     

天鹅型记忆接骨器三维模型的构建及其生物力学意义

目的介绍天鹅型记忆接骨器(swan-likememorycompressionconnector,SMC)三维模型的构建并进行三维有限元计算及分析,探讨相关的记忆生物力学意义。方法采用大型有限元分析软件ANSYS5.6,通过拆分SMC,分别将5部分建模后,生成体积从而建立SMC三维模型。结果所构建SMC三维模型,逼真反映SMC的真实形态及生物力学行为,同时与肱骨模型有较高的帖服。结论SMC三维有限元模型的构建,可以为SMC治疗肱骨骨折骨不连的力学行为以及SMC相关力学基础研究提供精确模型。     

髋臼三维有限元分析及其生物力学意义

目的寻求髋臼三维有限元模型构建的方法并探讨记忆生物力学的临床意义。方法选择成年湿髋臼尸体标本行CT扫描成像得到髋臼每层横截面图像,提取边界坐标,利用有限元分析软件ANSYS5.6构建髋臼三维有限元,三维十结点四面体实体单元进行网格划分。结果所构建髋臼模型共划分为121239个结点、112491个单元,客观反映髋臼真实解剖形态及生物力学行为。结论构建的髋臼三维有限元模型,为髋臼骨折内固定的记忆力学研究提供可循模型。     

髋臼三维记忆内固定系统全真三维有限元模型快速建立及其对力学仿真的意义

目的:目前,有限单元法(finiteelementmethod,FEM)已成为生物力学研究的有力手段。尽管随着计算机图形学、数字图像处理学的发展,建立可视化三维数字模型的技术已经逐步成熟并走向了应用。但是,由于内固定器种类繁多、形状复杂,建立可以进行生物力学计算分析的有限元模型依然是一件繁琐而复杂的工作,包括髋臼三维记忆内固定系统(acetabularthree-dimensionalmemoryfixationsystem,ATMFS复杂形状内)固定器全真三维有限元模型快速建立方法。方法:引入材料坐标系和运动变形方法,快速有效建立ATMFS复杂形状内固定器全真三维有限元模型。结果:所构建的ATMFS三维有限元模型能够准确反映内固定器结构特征,能够进行力学分析。结论:此建立全真三维有限元模型方法对ATMFS复杂形状内固定器的建模是快速而有效的。     

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。     

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MarchingCube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MarchingCube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。     

弓齿形状记忆接骨器记忆生物力学计算及实验研究

目的：探讨弓形状记忆接骨器的生物力学特性，为临床应用提供记忆生物力学依据。方法：采用莫尔原理计算弓齿形状记忆接骨器在骨折断面及周围所产生的应力并构建应力场，同时应用实验力学方法对弓齿开关记忆接骨器载荷形变进行测定。结果：生物力学计算求得弓齿形状记忆接骨器受力P和位移δ之间的关系为：P=13.69δ，实验测定发现弓齿形状记忆接骨器的受力与位移之间呈线性关系。结论：在弓齿形状记忆接骨器材料的弹性范围内，弓齿形状记忆接骨器的受力与位移之间呈线性关系，计算结果与测定结果相当一致。     

弓齿形状记忆接骨器记忆生物力学计算和实验力学测定

背景：通过记忆生物力学计算和实验测定，分析骨盆骨折和近关节部位弓齿形状记忆合金接骨器的记忆生物力学特性。目的：探讨弓齿形状记忆接骨器应用中受力与位移之间的力学关系。设计：理论计算和实验测定，互为补充，互为验证。单位：解放军第二军医大学附属长海医院骨科和同济大学生命科学与生物工程学院。材料：实验于2002—04／2004—04在上海长海医院和上海同济大学生命科学实验室完成，所选用的材料为弓齿形状记忆接骨器。方法：采用莫尔原理计算弓齿形状记忆接骨器在骨折断面及周围所产生的应力并构建应力场；同时应用实验力学方法对弓齿形状记忆接骨器载荷形变进行测定。主要观察指标：观察理论计算与实验研究结果之间是否存在一致性。结果：生物力学计算求得弓齿形状记忆接骨器受力P和位移8之间的关系为：P=13．69b，实验测定发现弓齿形状记忆接骨器的受力与位移之间呈线性关系。结论：在弓齿形状记忆接骨器材料的弹性范围内，弓齿形状记忆接骨器的受力与位移之间呈线性关系，计算结果与测定结果一致。     

弓齿形状记忆接骨器记忆生物力学计算和实验力学测定

背景通过记忆生物力学计算和实验测定,分析骨盆骨折和近关节部位弓齿形状记忆合金接骨器的记忆生物力学特性.目的探讨弓齿形状记忆接骨器应用中受力与位移之间的力学关系.设计理论计算和实验测定,互为补充,互为验证.单位解放军第二军医大学附属长海医院骨科和同济大学生命科学与生物工程学院.材料实验于2002-04/2004-04在上海长海医院和上海同济大学生命科学实验室完成,所选用的材料为弓齿形状记忆接骨器.方法采用莫尔原理计算弓齿形状记忆接骨器在骨折断面及周围所产生的应力并构建应力场;同时应用实验力学方法对弓齿形状记忆接骨器载荷形变进行测定.主要观察指标观察理论计算与实验研究结果之间是否存在一致性.结果生物力学计算求得弓齿形状记忆接骨器受力P和位移?之间的关系为P=13.69?,实验测定发现弓齿形状记忆接骨器的受力与位移之间呈线性关系.结论在弓齿形状记忆接骨器材料的弹性范围内,弓齿形状记忆接骨器的受力与位移之间呈线性关系,计算结果与测定结果一致.     

基于DICOM数据快速构建髋臼三维有限元模型

目的:为了能够提高髋臼组织有限元分析研究的水平,拟探讨利用多层螺旋CT获取髋臼骨扫描的DICOM数据,进而快速地建立高精度的髋臼骨三维有限元模型的方法。方法:2006-01采用上海长海医院多层螺旋CT对标准成年男性自愿者行髋臼CT扫描成像得到髋臼每层横截面图像,应用DICOM数据和Mimics软件行三维重建,结合有限元分析软件PATRAN2005R2构建髋臼三维有限元模型,同时在该模型上模拟单腿站立位时受力分布,对比国内外的实验结果进行检验。结果:利用所得数据建立了髋臼三维有限元模型,共19348节点,113028个单元,完整重现了髋臼复杂的形态,得到了皮质骨、松质骨、软骨等结构鲜明、直观的印象;单腿站立位的应力分析显示与以往实验结果基本相符。结论:运用Mimics软件提供了更为简单有效的建模方法,基于DICOM数据的三维有限元模型几何形状较准确,分析结果可信,所建立的髋臼三维有限元模型可以模拟髋臼生物力学实验。     

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-likememorycompres-sionconnector,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。     

天鹅记忆加压接骨器治疗肱骨骨折加载应力的选择

目的:分析天鹅记忆加压接骨器(swan-likememoryconnector,SMC)固定肱骨时不同应力加载的选择,为今后肱骨骨折治疗时内固定器械的放置部位、载荷的施加方向及大小等提供力学依据。方法:选择湿肱骨标本行CT成像得到肱骨每层横截面图像,采用大型有限元分析软件ANSYS5.6建立肱骨、SMC以及SMC固定肱骨的三维模型。结果:所构建SMC固定肱骨三维模型,逼真反映真实解剖形态及生物力学行为,同时获得不同加载方式下肱骨的受力情况。结论:SMC固定肱骨三维有限元模型的构建,可以为肱骨正常力学行为以及骨折后内固定的力学基础研究提供精确模型。     

骨盆及髋臼三维有限元模型材料属性设定及其生物力学意义

目的：寻求骨盆及髋臼三维有限元模型构建中有限元模型材料属性设定的方法，并探讨相关的生物力学意义。方法：实验于2002—01／2004—04在第二军医大学长海医院骨科实验室和同济大学生命科学与技术学院生物力学实验室完成。通过计算骨盆及髋臼三维CT扫描层面上不同CT值，采用经典理论公式分析骨密度及骨骼弹性模量，最终确定有限元模型材料属性。结果：对于有限元模型材料属性，当-↑Hu≤816时，ρα=1．9&;#215;10^-3 -↑Hu+0．105，当-↑Hu≥816时ρα=7．69&;#215;10^-4 -↑Hu+1．028；而模型弹性模量则由E=3790g^0.06ρ^3骨盆和髋臼三维有限元模型具体数值。结论：通过计算模型密度和弹性模量，进一步确定单元材料属性，对于建立接近实际的骨盆和髋臼三维有限元具有重要的意义。     

天鹅型记忆接骨器三维模型的构建及其生物力学意义

目的 介绍天鹅型记忆接骨器(swan-1ike memory compression connector，SMC)三维模型的构建并进行三维有限元计算及分析，探讨相关的记忆生物力学意义。方法 采用大型有限元分析软件ANSYS5．6，通过拆分SMC，分别将5部分建模后，生成体积从而建立SMC三维模型。结果 所构建SMC三维模型，逼真反映SMC的真实形态及生物力学行为，同时与肱骨模型有较高的帖服。结论 SMC三维有限元模型的构建，可以为SMC治疗肱骨骨折骨不连的力学行为以及SMC相关力学基础研究提供精确模型。     

静载荷作用下骨盆三维有限元分析及其生物力学意义

目的：探讨骨盆受到静力载荷作用后的力学行为特征，为临床分析及判断骨盆力学分布、静载荷影响提供力学基础。方法：实验于2002—01／2004—04在第二军医大学长海医院骨科实验室和同济大学牛命科学与技术学院生物力学实验室完成采用计算机仿真模拟方法，将所构建骨盆三维实体模犁导入三维有限元分析软件ANSYS7．0，分别计算单侧髂前上棘和单侧髂骨正后方静载荷作用下骨盆的力学行为表现，静载荷为8000N，分析主直力值，应力分布情况以及主应力方向上骨盆单元的位移。结果：单侧髂前上棘侧方加载下，应力沿着受力点与骶髂关节连线方向传导，没有应力沿着髋臼或者耻骨、坐骨传导；单侧髂骨后方静载荷加载时．应力沿着髂骨纵行方向、髂骨与骶髂关节部位连线方向、同侧耻骨上支传导。结论：分析静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。     

肱骨三维有限元分析及其记忆生物力学意义

目的:分析肱骨不同载荷加载下应力分布,探讨其相关的记忆生物力学意义。方法:选择湿肱骨标本行CT成像,大型有限元分析软件ANSYS5.6建立肱骨三维模型以及天鹅记忆加压接骨器(shapememoryconector,SMC)固定模型,同时进行相应力学分析。结果:当纵向加压的压力P=300N时,Z方向的正应力为-4.0～-4.5MPa,断面区域的压应力为0～0.2MPa。结论:SMC固定肱骨后三维有限元的分析,可以为肱骨骨折后内固定的力学研究提供新思路。     

桡骨远端解剖型记忆聚合器三维模型构建及记忆生物力学意义

目的:介绍桡骨远端解剖型记忆聚合器(anatomicdistalradiusmemorycompressionconnector,DRMC)三维模型的构建并进行三维有限元计算及分析,探讨相关的记忆生物力学临床意义。方法:采用大型有限元分析软件ANSYS7.0,建立DRMC三维模型。结果:所构建DRMC三维模型,客观反映DRMC的真实形态及生物力学行为,同时与桡骨远端三维模型有较高的帖服。结论:DRMC三维有限元模型的构建,可以为DRMC治疗桡骨远端骨折的力学行为以及DRMC相关力学基础研究提供精确模型。