组配式人工半骨盆假体重建后耻骨板断裂的非线性有限元分析

背景:目前有限元法应用于骨科相关生物力学分析主要是静态载荷下的研究,评价系统应力峰值及全场应力分布情况.但由于疲劳计算和体内力学环境复杂,很难明确临床相关的生物力学问题.目的:利用步行周期动态载荷分析组配式半骨盆假体重建髋臼缺损后耻骨板断裂的生物力学基础.方法:通过骨盆环三维有限元模型模拟骨盆Ⅱ+Ⅲ区肿瘤切除后骨缺损,并通过CAD软件绘制的半骨盆假体模型进行重建.重建后的三维有限元模型通过Abaqus 6.7有限元分析软件分别计算重建骨盆在站立位及步行周期下耻骨板的应力分布情况,明确应力集中位置及耻骨板应力峰值.结果与结论:有限元计算结果收敛,站立位时耻骨板应力峰值为3.5 MPa,应力集中点位于耻骨板近中点处;步行周期下耻骨板的应力峰值为273.0 MPa,应力集中点位于耻骨板与人工髋臼连接处,与临床观察到断裂的部位一致.提示组配式半骨盆假体耻骨板断裂的原因主要是由于步行周期载荷下耻骨板应力集中部位引起的高周疲劳断裂.     

计算机辅助设计3D打印组配式半骨盆假体置换术的手术配合

目的总结9例计算机辅助设计3D打印组配式半骨盆假体置换手术治疗骨盆髋臼及周围区肿瘤的手术配合要点。方法对2014年4月至2017年3月9例髋臼及周围区肿瘤患者采用三维图像融合和3D打印技术,术前打印出实体模型,明确肿瘤范围和周围解剖,术前模拟手术,制订详尽术前计划。切除肿瘤后采用个体化定制3D打印组配式半骨盆假体重建骨盆肿瘤切除后的骨缺损,总结手术全过程的配合要点。结果 9例髋臼恶性肿瘤患者均顺利完成手术,术后均获短期随访,9例患者均存活,术后无并发症发生,髋关节活动功能良好。结论综合利用三维图像融合和3D打印技术精确肿瘤切除和重建范围,个体化定制组配式关节假体是骨盆肿瘤外科治疗的发展方向。提前做好术前准备,进行骨科专科护理评估并实施相应的手术护理策略,术中做好体位护理,重视无菌操作和无瘤技术,主动采取综合保暖措施,动态观察患者的生命体征变化,密切手术配合是保证手术顺利完成的关键。     

国产人工半骨盆假体置换治疗髋臼周围骨肿瘤

背景：髋臼周围骨肿瘤的治疗对骨科医生来说是一种挑战,但随着诊断技术的提高、新辅助化疗方案的应用以及肿瘤切除原则的确立,保肢手术成为一种趋势。目的：分析应用国产人工半骨盆假体治疗髋臼周围骨肿瘤的效果。方法：2001/2010共收治19例髋臼周围骨肿瘤病人,其中6例行国产半骨盆人工假体置换,术后随访6~72个月（平均50个月）。结果与结论：按Enneking方法评估疗效,良4例,一般2例。提示只要严格掌握骨盆肿瘤切除重建的手术适应证,应用国产人工半骨盆假体治疗髋臼周围骨肿瘤具有较好的疗效。     

髋臼发育不良者全髋置换中置入不同直径髋臼杯的力学分析

背景：成人髋臼发育不良髋臼小而浅,臼内有大量骨痂和瘢痕组织等都为人工髋关节置换臼杯安装带来极大困难。臼杯安装后局部的力学变化关系到置换后假体松动的发生及使用寿命。 目的：利用三维有限元力学分析方法,对髋关节发育不良患者采用不同直径臼杯置入,观察对髋臼假体-骨界面间应力分布情况的影响。 方法：选取髋关节发育不良患者的骨盆为试验对象,用螺旋 CT 做全长连续扫描,然后利用计算机仿真技术对 CT 图像进行三维重建,建立髋关节发育不良骨盆模型。在计算机环境中对重建模型进行不同直径臼杯置入的模拟手术,利用有限元分析软件对重建模型进行有限元网格化及力学分析。 结果与结论：对于髋臼发育不良的病例,选择小直径臼杯可应对髋臼浅平、骨床骨量不足的缺陷而达到较好的臼杯骨床包容,但臼杯直径小致接触面小使单位面积应力升高;另一方面,大直径臼杯置入扩大磨锉髋臼骨床可引起髋内壁破损突破,导致应力（包括压应力及剪切力）增大及集中。由此推断,髋臼发育不良全髋关节置换时应在保证骨床包容的前提下选择较大直径的臼杯,有利于应力的良好分布,但应尽量避免或减少扩大磨锉髋臼骨床所致髋臼内壁的穿破。     

髋臼周围肿瘤切除腓骨移植重建骨盆环的稳定性实验研究

目的 评价髋臼周围肿瘤切除后腓骨移植重建骨盆环的稳定性.方法 选择健康成人尸体骨盆标本6具,按照En-necking对骨盆肿瘤Ⅱ型切除标准行髋臼周围切除,采用双排腓骨移植附加钢板(Plates)、椎弓根棒(PR组)、侧棒(LR)、骶髂棒(SIR)4种内固定重建骨盆环;模拟双足站立位,施加0～500 N垂直分级载荷,CCD采集骨盆图像.基于Image J软件采用数字标记点质心跟踪法对重建后的骨盆进行检测,并与正常骨盆相同载荷下位移进行对照分析.结果 双足站立位,垂直载荷下4种重建工况骨盆以健侧股骨头为支点在冠状面向患侧产生线性下移及旋转运动.500 N载荷下,LR及Plates重建骨盆S1椎体垂直位移及冠状面上的旋转角度没有发生突变,其冠状面旋转及轴向稳定与完整骨盆没有明显差异;而SIR重建骨盆的稳定性及对称性严重破坏.结论 生理载荷下,髋臼周围肿瘤切除后腓骨移植Plates及LR重建具有与完整骨盆近似的轴向及旋转稳定力学性能.     

骨盆髋臼模型不同加载方式的力学变化及其临床意义

目的：对模仿站立及坐位两种状态对骨盆髋臼加载后进行三维有限元模型力学分析，观察相关力学参数变化。 方法：①湿髋臼标本模型来源于解放军第二军医大学解剖学教研室。髋臼：对一具成年湿骨盆尸体标本行CT扫描成像得到每层横截面图像，提取边界坐标，利用有限元分析软件ANSYS5．6构建髋臼三维模型，并划分为121 239个结点、112 491个单元。同时将骶髂关节和耻骨联合部位锁定，模仿站立位对髋臼加载，力的方向按股骨颈力线方向．大小为400N（约80kg体质量一半）。分析加载后髋臼的三维力场分布。②骨盆模型：2004-08从自愿者中随机选取正常成年男性，然后行CT扫描。CT扫描范围从第3腰椎至坐骨结节，将扫描后图像用ANSYS5．6软件构建正常骨盆模型，并划分为356 710个单元格。固定好正常骨盆模型的两侧坐骨结节，模仿坐位对骨盆加载，于腰椎上施加一竖直向下的力，大小为500N，方向与Z轴相反，通过有限元分析计算获取应力分布图像。 结果：①髋臼三维有限元模型模仿站立位加载后在耻骨支、坐骨支、方区部、骶髂关节部、髋臼后壁部有较高应力出现，单元结构所受到的平均等效应力为（11．578-23．437）MPa。②骨盆三维有限元模型模仿坐位加载后在骶髂关节及坐骨结节部有较高应力出现，单元结构所受到的平均等效应力为（15．734-20．286）MPa。 结论：实验结论提示，骨盆髋臼骨折的内固定应强调以满足术后早期卧床功能训练为目的的有效内固定，避免早期负重。     

有限元方法分析不同截骨平面对组配式半骨盆假体固定效果的影响

建立正常左侧半骨盆三维有限元模型,模拟4个典型的截骨平面.根据不同的截骨位置利用Solidworks 2006软件进行相应尺寸的半骨盆假体绘制.组装后分别模拟4个截骨平面假体重建三维有限元模型.计算4个截骨水平下半骨盆假体系统在单腿负重期应力峰值、最大位移、应力集中部位的应力值,以及4枚横向固定螺钉的应力峰值.4个截骨位置在髋臼上方缺损长度分别为20～56 cm不等,随截骨位置升高,截骨平面与水平成角增加,内固定系统的稳定性逐渐下降,最大位移增加,系统最大应力值逐渐增高.并且在水平截骨及与水平成角截骨情况下4枚横行固定螺钉应力分布特点不同.结果提示,随髋臼上方骨缺损范围增加,截骨位置与水平面成角逐渐加大,假体系统固定效果下降.对于截骨平面与水平面平行的骨缺损半骨盆假体可以获得较好的稳定性.     

非骨水泥型臼杯位置对植入假体髋臼内应力分布的影响

背景:髋臼假体植入位置对于术后假体的活动范围及防止脱位的发生是至关重要的。髋臼假体植入位置不良将会导致聚乙烯假体磨损率的增加、骨盆周围骨熔解,髋臼假体移位(无菌性松动),但目前对于髋臼植入位置仍无明确的统一标准。目的:探讨臼杯在何种置入角度下髋臼周围应力分布最为合理,验证臼杯置入角度的合理范围,从生物力学的角度为临床手术中臼杯置入的位置提供理论标准。设计:重复测量设计。单位:吉林大学第一临床医院骨关节二科。材料:健康成人男性新鲜尸体骨盆骨一具由吉林大学解剖教研室提供。方法:实验于2005-09/2006-05在吉林大学第一临床医院骨科研究所和吉林大学生物力学研究所完成。取新鲜人体骨盆标本,行螺旋CT断层扫描,得到CT数据二维图像,采用GE medical systems软件系统处理,人工识别骨盆边缘轮廓,将数据输入计算机,利用Solidworks计算机软件建立人体骨盆三维有限元模型。髋臼假体采用天津华北医疗器械厂生产的φ48生物型假体,应用中国测试技术研究院测量仪器研究所生产的CLY系列单臂三维测量仪对髋臼假体进行测量,导出坐标数据,利用三维CAD软件SliodWorks2003在计算机上进行自动化建模。模拟人体单足站立状态,而后对重建的人体骨盆模型进行力的加载与约束,分析髋臼内Mises应力及剪切应力的分布情况,预测术后假体失效的力学危险性。主要观察指标:不同髋臼植入位置下髋臼内Mises应力及剪切应力的分布情况。结果:所构建的人体骨盆三维有限元模型共有103043个节点,69271个单元。在髋臼假体外翻角为40°～50°的范围内,假体外翻角的变化对假体-骨界面间的Mises及剪切应力变化无影响(P>0.05),当髋臼假体外翻角<35°或>55°时,假体外翻角的变化对界面间的Mises及剪切应力将产生显著影响。在5°～30°范围内,髋臼假体前倾角的变化对界面间Mises及剪切应力变化无影响(P>0.05)。结论:臼杯外翻角在40°～50°的范围内,假体-骨界面间的应力分布均匀,不存在因臼杯位置的不同而出现的应力过大或过小区,是臼杯置入理想的安全范围。     

CroweⅣ型髋关节发育不良骨盆有限元模型的构建

背景:骨骼生物力学数字有限元分析方法,因其有限元模型作为虚拟标本可重复使用而不被破坏,可以降低实验成本.目的:探索一种利用三维有限元软件快速建立骨盆三维有限元模型的方法,并对发育性髋关节脱位患者假髋臼周围的受力情况进行初步分析.方法:采用发育性髋关节脱位患者的骨盆CT数据,在Mimics 10.0软件中进行三维重建面网格划分,在Ansys10.0软件中进行体网格划分后导入Mimics10.0中赋予材料属性,从而建立发育性髋关节脱位患者的双髋臼半骨盆有限元模型.在Ansys10.0中,模拟患者患侧单下肢站立的情况对假臼关节面施加静力载荷,对该模型进行初步的力学分析及验证.结果与结论:基于DICOM格式CT数据建立了发育性髋关节脱位患者的双髋臼半骨盆三维有限元模型,模型精确可用,包括147 167个节点,113 898个单元,假臼位置与骶髂关节的关节面相对.患侧单下肢站立的情况下,骨盆应力主要集中在假髋臼和骶髂关节面之间的骨质.利用Mimics及Ansys软件可简单有效地建立骨盆的有限元模型,此建模过程同样适用于人体其他骨骼有限元模型的建立.利用有限元模型可以方便有效的模拟人体骨骼生理及病理状态下的受力情况,对于临床提供参考和指导.     

骨盆髋臼模型不同加载方式的力学变化及其临床意义

目的:对模仿站立及坐位两种状态对骨盆髋臼加载后进行三维有限元模型力学分析,观察相关力学参数变化。方法:①湿髋臼标本模型来源于解放军第二军医大学解剖学教研室。髋臼:对一具成年湿骨盆尸体标本行CT扫描成像得到每层横截面图像,提取边界坐标,利用有限元分析软件ANSYS5.6构建髋臼三维模型,并划分为121239个结点、112491个单元。同时将骶髂关节和耻骨联合部位锁定,模仿站立位对髋臼加载,力的方向按股骨颈力线方向,大小为400N(约80kg体质量一半)。分析加载后髋臼的三维力场分布。②骨盆模型:2004-08从自愿者中随机选取正常成年男性,然后行CT扫描。CT扫描范围从第3腰椎至坐骨结节,将扫描后图像用ANSYS5.6软件构建正常骨盆模型,并划分为356710个单元格。固定好正常骨盆模型的两侧坐骨结节,模仿坐位对骨盆加载,于腰椎上施加一竖直向下的力,大小为500N,方向与Z轴相反,通过有限元分析计算获取应力分布图像。结果:①髋臼三维有限元模型模仿站立位加载后在耻骨支、坐骨支、方区部、骶髂关节部、髋臼后壁部有较高应力出现,单元结构所受到的平均等效应力为(11.578～23.437)MPa。②骨盆三维有限元模型模仿坐位加载后在骶髂关节及坐骨结节部有较高应力出现,单元结构所受到的平均等效应力为(15.734～20.286)MPa。结论:实验结论提示,骨盆髋臼骨折的内固定应强调以满足术后早期卧床功能训练为目的的有效内固定,避免早期负重。     

坐位骨盆的三维有限元分析

背景：由于骨盆具有复杂的结构,目前对于坐位骨盆的生物力学研究较少,有限元法日益成为骨盆生物力学研究的重要手段。目的：以有限元法研究成人正常静态坐位骨盆应力分布。方法：获取正常成年女性全骨盆CT扫描图像,利用CT数据通过Mimics10.0对图像数据进行重建,利用Geomagic,Proe5.0进行实体建模,输入ANSYS。再根据解剖部位建立骨盆主要韧带。对S1椎体上终板施加600N静载荷模拟坐位时骨盆受力环境,计算该加载方式下骨盆的应力、应变及位移的分布情况。结果与结论：垂直加载600N载荷于骶骨上表面时重力由骶骨经骶髂关节向下传递,到达坐骨结节。此时的坐骨结节处承受较大压应力。有限元模型在静载荷下的特征部位应力、应变值基本能够反应骨盆特有的力学结构特性,模型的准确性较高。计算结果与文献中报道的结果相近,建立的人体全骨盆三维有限元模型较客观地反映人体骨盆的解剖结构和力学特性,可作为骨盆生物力学研究的工具及满足临床研究的需要。     

Biomechanics study of a 3D printed sacroiliac joint fixed modular hemipelvic endoprosthesis

BackgroundReconstructing pelvic type II + III defect caused by bone tumors is challenging. The purpose of this study was to explore the in vitro biomechanical properties of a reconstructed pelvis after periacetabular resection using three-dimensional (3D) printed sacroiliac joint (SIJ) fixed modular hemipelvic endoprosthesis.MethodsType II/II + III pelvic resection was simulated on an artificial pelvic model. The bilateral acetabulum and pubis were constrained, and the pelvis was maintained in a human physiological standing position. A vertically continuous linear load was applied on the upper face of S1 until obvious unloading or fixed failure occurred. A noncontact optical 3D strain measuring system was used to measure the strains and displacements at the selected area.FindingsThe strain at the points of interest did not obviously differ between the intact and reconstructed pelvis models. The difference in the displacement on the reconstructed side was 0.237 mm, and that on the contralateral side was 0.245 mm. The maximum differences in the displacement at the acetabulum were 0.209 mm (vertical) and 0.324 mm (horizontal). A crack at the superior rim of the contralateral acetabulum occurred, and failure loading of 7.126 kN.InterpretationThe prosthesis in this study showed satisfactory mechanical properties and structural stability. According to the mechanical evaluations, the 3D printed sacroiliac-stabilized hemipelvic endoprosthesis can be used to reconstruct a stable acetabular structure, and there was little influence on the mechanical properties of the surrounding bone structures. The prosthesis design is reasonable, and the mechanical distribution on the reconstructed side was similar to that on the contralateral side.     

基于CT及逆向工程软件构建正常人体骨盆三维有限元模型

背景：骨盆是人体骨骼中形态及结构最复杂的部分,许多学者一直致力于其生物力学的研究。由于骨盆形状极其不规则,所附着肌肉及韧带解剖结构复杂,建立精确的包含主要肌肉及人韧带的骨盆有限元模型十分困难。 目的：建立正常成年人骨盆的三维有限元模型,为后续骨盆的生物力学分析提供数字模型。 方法：采集健康成年男性志愿者的骨盆CT数据,将DICOM格式的CT图像导入医学影像三维重建软件Mimics 10.0进行图像的分割及三维重建,将导出文件导入逆向工程软件Geomagic studio 11中对图像进行曲面化处理,建立曲面模型,使其更加光顺,将生成的曲面模型导入有限元分析软件Ansys 14.0中进行有限元网格划分。 结果与结论：建立了正常成年人骨盆的三维有限元模型,总单元数为818294个,总节点数为149290个。课题基于健康成年男性志愿者的骨盆 CT 图像建立骨盆有限元模型,所得的模型精确度高、逼真、具有良好的解剖及几何相似性,可为下一步骨盆的生物力学分析提供基础。     

成人髋臼发育不良髋臼内壁内移截骨的有限元分析

背景:成人髋臼发育不良晚期并发髋关节骨性关节炎常需行全髋关节置换.由于不同患者髋臼病变的严重程度有很大差别,导致重建髋臼时难度明显增加,而髋臼内壁内移截骨能良好解决对臼杯假体的包容,但对截骨后髋臼内壁的内移范围仍存有争议.目的:通过计算机辅助设计有限元分析,寻找髋臼内壁截骨的合适内移范围.方法:利用SolidWorks 2008软件建立髋臼发育不良骨盆的三维模型,模拟髋臼内壁内移截骨术式,使髋臼内壁骨从未完全陷入盆腔内保持2 mm骨性接触处开始,逐渐内移至完全陷入盆腔内7mm处,每隔1 mm为1个实验组,分成10个实验组.将每组髋臼人为划成4个象限,分别对各组假体髋臼-骨界面间进行计算机模拟对比力学实验分析,测量出髋臼假体-骨界画间的Mises应力及剪切应力值.结果与结论:第1,5,6,9,10组在后下、前上、前下3个象限内的Mises应力分布不均匀;第2,3,4,7,8组在后下、前上、前下3个象限内的Mises应力分布均匀,其中第4组Mises应力分布更为均匀.第2,3,4,7,8组在上述3个象限内的剪切应力分布均匀,第7,8组剪切应力最小.提示关节力在髋臼内的分布主要集中在后上象限,随着臼杯不断内移,臼杯与骨的接触面积会逐渐增大,从而增加接触面上的Mises应力,但剪切应力随髋臼内壁的内移而减小.因此髋臼内壁截骨合适的内移范围在未入盆腔内1 mm到完全陷入盆腔1 mm,最佳位置在完全陷入盆腔1 mm处.     

构建Cam型髋关节撞击综合征有限元模型及力学分析

背景：Cam型髋关节撞击综合征可使关节承受力学过载并最终导致髋关节骨关节炎,然而其诱发骨关节炎的相关力学机制仍不清楚。 目的：运用三维有限元的方法,分析Cam型髋关节撞击综合征的关节内力学环境,进一步了解其病理力学特点。 方法：采用正常髋关节CT数据,利用Mimics和Hypermesh软件准确构建正常髋关节和Cam型髋关节撞击综合征三维有限元模型。在LS-DYNA 软件中,模拟坐下、起立时的力学加载条件,对正常髋关节和Cam型髋关节撞击综合征髋关节的软骨接触力学进行分析。 结果与结论：基于CT数据准确构建了包含关节软骨的正常髋关节和Cam型髋关节撞击综合征髋关节三维有限元力学分析模型。坐下、起立加载过程中,正常髋关节在最大屈髋位时峰值接触压力分别为4.43,4.59 MPa;而Cam型髋关节撞击综合征髋关节分别为14.96,14.86 MPa,髋臼缘前上方出现过高压力和应力集中。提示髋臼软骨过高的接触压力可能是Cam型髋关节撞击综合征导致骨关节炎的力学机制。     

Three-dimensional finite element analysis with different internal fixation methods through the anterior approach

BACKGROUNDWith the modernization of society and transportation in the last decades in China, the incidence of high-energy trauma increased sharply in China, including that of acetabular fractures.AIMTo establish different finite element models for acetabular posterior column fractures involving the quadrilateral area of the acetabulum.METHODSThe three-dimensional models of the normal and fractured pelvis and the five internal fixations were established using the computed tomography data of the pelvis of a living volunteer. After the vertebral body model was inserted in the way of origin matching and all cancellous bones were copied using the duplicated cancellous bone model as the subtractive entity, the Boolean operation was performed on the pelvis model to obtain the model of the complete pelvis cortical and cancellous bones.RESULTSIn the standing position, the maximum stress was 46.21 MPa. In the sitting position, the sacrum bore the simulated gravity load at the upper end. When comparing the five fixations, there were no significant differences in the stress mean values among groups (sitting: P = 0.9794; standing: P = 0.9741). In terms of displacement, the average displacement of the internal iliac plate group was smaller than that of the spring plate group (P = 0.002), and no differences were observed between the other pairs of groups (all P > 0.05). In the standing position, there were no significant differences in the mean value of displacement among the groups (P = 0.2985). It can be seen from the stress nephogram of the internal fixations in different positions that the stress of the internal fixation was mainly concentrated in the fracture segment.CONCLUSIONThere were no significant differences among the fixations for acetabular posterior column fractures involving the quadrilateral area of the acetabulum.     

组合式半骨盆置换术后早期康复护理对患肢功能的影响

目的：探讨术后早期康复护理干预对骨盆恶性肿瘤半骨盆切除、组合式半骨盆＋全髋关节置换术后的患肢功能的影响。方法：从2004年9月至2007年5月采用半骨盆切除、组合式半骨盆假体＋全髋关节置换术治疗骨盆恶性骨肿瘤8例。其中软骨肉瘤4例,平滑肌肉瘤2例,骨肉瘤1例,恶性骨巨细胞瘤1例。外科分期：IB期6例,ⅡB期2例。术后根据肿瘤切除范围、人工假体置换术后稳定性和骨盆髋周动力肌修复后的平衡程度,决定术后患肢体位、患髋活动范围、是否使用髋部支具;同时指导患者分阶段、渐进地进行患肢足踝、膝、髋关节的主被动训练,以及下床负重时间和步态调整。结果：随访10～32个月,平均15月。1例术后16个月死于恶性肿瘤扩散转移,7例存活。术后8个月患肢功能评定：优2例,良6例。ISOI。S评分：15～26分,平均19．47分。结论：①对骨盆恶性骨肿瘤患者积极进行术后早期康复护理干预能有效的防止人工髋关节早期脱位;②患肢各关节分阶段有序的主动康复护理训练能提高骨盆和髋周肌肉肌力及其平衡度,对维持术后患者行走和步态的稳定有重要意义。     

三维有限元法分析修复体应力变化的应用及前景

背景：利用三维有限元法的变分原理和加权技术,可将具有复杂形态结构的人类牙齿模型化,有利于了解动态过程中牙体硬组织和修复体的应力分布。目的：综合分析近年来口腔领域的国内外学者对修复体生物力学的三维有限元研究状况,特别是金属基底冠、瓷层厚度、根管预备及充填对牙体应力变化的影响。方法：由第一作者应用计算机检索1993年4月至2012年9月PubMed数据库及2001至2008年中文期刊全文数据库、维普数据库有关三维有限元法分析金属基底冠、瓷层厚度、根管预备及充填方式对牙体应力变化影响的文章,英文检索词为”porcelain-fused-to-metal, finite element method, stress analysis, root canal”,中文检索词为“烤瓷熔附金属全冠,三维有限元法,应力分析,根管”。排除重复性研究及Meta分析,共保留40篇文献进行综合分析。结果与结论：三维有限元法在口腔医学中对建立高真实度和精确度的模型有着重要的意义,因此对牙体的根管治疗和治疗后修复提供了有效的生物力学信息。有关牙体与修复体在应对咀嚼作用时的应力分布在不断地探索与研究。文章总结了口腔领域国内外学者利用有限元法分析桩核冠修复体的应力变化,为将来进一步的研究提供了参考和借鉴。结果显示,三维有限元法能够建立具有非线性,各向异性等生物力学特征的三维有限元模型,能够逐渐完善其从静态分析到动态分析的转变,以真正达到精确模拟口腔生物学形态及牙齿咀嚼功能的目的。     

人工椎间盘置换对腰椎小关节应力影响的三维有限元分析

背景:近年来随着对脊柱生物力学研究的深入,人工椎间盘被认为是治疗腰椎退行性变较理想的方法,但目前对人工腰椎间盘的生物力学研究还非常有限.目的:建立腰椎运动节段人工椎间盘置换的三维有限元模型并进行生物力学分析,观察人工椎间盘置换对腰椎小关节应力的影响.方法:在已建立的正常腰椎运动节段三维有限元模型的基础上去除L4～5椎间盘、上下终板的有限元单元,加入SB-Chaite Ⅲ型人工椎间盘的有限元模型,保留L4～5椎间隙的纤维环及相关韧带,形成L4～5运动节段人工椎间盘置换的三维有限元模型.对三维有限元模型在垂直压缩、前屈、后伸、侧弯等不同载荷下进行生物力学分析,记录小关节的应力,并与正常运动节段三维有限元模型相应部位的应力进行对比.结果与结论:生物力学分析结果显示,人工椎间盘置换后:①垂直压缩时上下椎体、双侧小关节内应力与正常节段相比差异无显著性意义(P > 0.01).②前屈、后伸时上下椎体前、后方及双侧小关节内应力与正常节段相比差异无显著性意义(P > 0.01).③侧弯时上下椎体左右两侧及双侧小关节内应力与正常节段相比差异无显著性意义(P > 0.01).提示人工腰椎间盘置换后小关节应力可保持在正常运动节段的水平,人工腰椎间盘置换可以达到腰椎生物力学性能重建的目的.