髋臼三维有限元模型的建立

目的:构建髋臼三维有限元模型.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模型,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.     

脊柱侧凸三维有限元模型的建立及力学分析

目的 建立侧凸胸椎(T8-10)三维有限元模型,以期应用于临床实验研究.方法 根据青少年女性特发性胸段脊柱侧凸CT与CT重建片,采用计算机处理技术,输入相关的材料特性,构建Ts -10三维有限元模型.模型包括胸T8-1o的3个椎体、T8 - 10的2个椎间盘以及小关节和后部结构.结果 成功建立了青少年特发性脊柱侧凸...     

人体髋关节三维有限元模型的建立及其生物力学意义

目的:构建正常人体髋关节的三维有限元模型,作为该部位进一步有限元分析的基础.方法:采用活体髋关节为标本,应用CT扫描技术及图形数字化方法获取髋关节的三维坐标,输入有限元分析软件,并通过确定材料特性参数和网格化,建立髋关节的三维有限元模型.结果:所构建髋关节三维有限元模型客观反映髋关节真实解剖形态及其生物力学行为,还原性良好,可以满足有限元分析的需要.结论:采用CT扫描资料建立的三维有限元模型切实可靠,实体建模法将有限元模型的几何特征和边界条件的定义与有限元网格的生成分开进行,减少了模型生成的困难.所构建的髋关节三维有限元模型,可以为髋关节力学行为以及骨折内固定、髋关节成型术的力学基础研究提供精确模型.     

腰椎三维有限元模型建立和应力分析

目的 建立完整的腰椎三维有限元模型,并对腰3-4运动节段的进行了有效性验证和生物力学分析.方法 利用交互式医学图像控制系统MIMICS软件对CT图片进行预处理,后导人大型通用有限元软件ABAQUS中建立三维有限元模型.分别建立了腰1-腰5各椎体及其椎间盘有限元实体,后组合成整体的腰椎和腰3-4有限元模型,并且还准确的模拟了腰椎的椎间盘、软骨终板、关节突关节以及连接韧带.验证了模型的收敛性,并针对腰34运动单元设置了0.3、0.5、1.0、2.0、4.0 mPa 5种载荷进行生物力学分析.结果 在轴向压力作用下,椎间盘纤维环后部存在着明显的应力集中,并向后外侧传导.最大压应力的部位在髓核和软骨终板的中央,椎弓根是椎体多种应力集中的部位.轴向压力增加,应力成比例增大.结论 本研究的有限元模型精确度高,结论符合腰椎的临床特点,较好的模拟了腰椎的生物力学特性.     

胆囊三维有限元力学模型的构建

目的 建立人胆囊三维有限元力学模型,用于胆囊的非侵害性生物力学研究和手术模拟.方法 根据胆囊的解剖学数据,在参数化CAD软件PRO/E中建立胆囊的三维交互式CAD模型,以IGES格式导入到通用有限元分析软件ANSYS中,以20节点SOLID95单元划分几何模型并赋材料属性建立有限元模型.模拟胆囊底受钳夹的工况,分析胆囊在位移载荷下的形变和应力分布.结果 成功建立了具有几何相似性和物理相似性的三维胆囊有限元模型,包含了胆囊底、体、颈结构,共14 520个单元,82 524个节点.模拟胆囊底受钳夹工况时,形变集中在胆囊底顶部区域,而应力集中在胆囊床边缘和胆囊颈与胆囊管部.结论 有限元法可模拟胆囊在手术中的力学响应,可用于胆囊的生物力学研究.     

尺骨鹰嘴三维有限元模型的力学分析

为探讨尺骨鹰嘴骨折发生的机理，在计算机上进行尺骨鹰嘴三维有限元造模和力学分析，结果表明尺骨鹰嘴骨折是由于肱二头肌、肱三头肌的肌力和肘关节的反作用力共同形成的剪切弯曲应力所致。     

不同形态桩核三维有限元模型建立

目的提出一种快速建立具有复杂形态结构的上前牙不同形态桩核三维有限元模型,并利用有限元分析方法验证所建模型的有效性。方法采用螺旋CT扫描离体上颌中切牙．利用“计算机颅颌骨三维识别系统”软件和unigraphics(UG)软件建立上颌中切牙实体模型及锥形、柱形柱核模型,并将后者插入前者实体模型．分别建成锥形、柱形桩冠三维有限元模型．对锥形桩冠模型进行网格划分并设定边界条件、加载条件,计算分析：结果本实验所建模型与实体模型具有良好的几何相容性,模型受力后应力分布符合预期结果．结论所建模型能较真实地模拟实体．实验方法具有准确快速的特点．     

成人肘关节及前臂三维有限元模型的建立

目的建立成人肘关节及前臂三维有限元模型,为进一步进行生物力学研究打下基础。方法拍摄健康成人肘关节至腕关节薄层CT图像,将其导入Mimics、Hypermesh软件中建立肘关节及前臂三维有限元模型,用模型进行负荷加载实验并在LS—DYNA中运算,将结果与以往的实验数据进行对比验证模型的有效性。结果建立的肘关节及前臂三维有限元模型与实体解剖标本相似度高,通过模型有效性的验证能准确反映肘关节及前臂的生物力学特性。结论使用有限元法建立肘关节及前臂三维有限元模型进行生物力学研究是可行的。     

膝关节三维有限元模型的建立

目的建立完整的膝关节三维有限元模型。方法获取正常膝关节SCT扫描图像数据,使用3D-Doctor、Geomagic Studio、ABAQOUS等软件建立膝关节三维有限元模型。结果建立的膝关节三维有限元模型具有良好的生物形态,外形与实体标本一致性高。结论采用CT扫描资料建立三维有限元模型是切实可行的,简便、高效,特别适用于骨科领域三维有限元模型的建立。     

膝关节三维有限元模型的建立

目的 建立完整的膝关节三维有限元模型.方法 获取正常膝关节SCT扫描图像数据,使用3D-Doctor、Geomagic Studio、ABAQOUS等软件建立膝关节三维有限元模型.结果 建立的膝关节三维有限元模型具有良好的生物形态,外形与实体标本一致性高.结论 采用CT扫描资料建立三维有限元模型是切实可行的,简便、高效,特别适用于骨科领域三维有限元模型的建立.     

枢椎有限元模型的建立及齿状突骨折的三维有限元分析

 目的建立枢椎有限元模型,探索不同受力状态下齿状突发生Ⅱ、Ⅲ型骨折的趋势。方法用64层螺旋CT对健康成人进行颈部扫描,利用MIMICS软件重建枢椎的面模型及优化网格,而后导入有限元分析软件ANSYS中,生成体网格,即生成枢椎有限元模型。模型加载,force/moment200N分别施于枢椎齿状突中部、尖部、底部及侧方节点。结果force/moment施于齿状突中部节点时应力集中分布在齿状突基底部及中下部;施于尖部时应力集中于齿状突基底部及双侧上关节突;施于底部时应力集中于齿状突基底部及双侧上关节突;施于侧部时应力集中于枢椎齿状突基底部两侧。结论所建立的枢椎有限元模型可有效用于模拟生物力学分析。颈椎在旋转状态下遭受暴力更易产生Ⅱ型齿状突骨折,后伸及前屈时则易发生Ⅲ型骨折。     

Twin—block矫治器系统三维有限元模型的建立

目的建立Twinblock矫治器系统的三维有限元模型,以便模拟Twin-block矫治器的工作状态和进一步探讨Twin-block矫治器的矫治机理。方法选一名处于青春生长高峰期、Ⅱ类骨性错牙合的儿童的颅面骨以及Twin-block矫治器作为标本,CT扫描所得的DICOM数据直接输入到Mimics软件中建立包括完整天然牙列,颞下颌关节（temporomandibularjoint,TMJ）和Twin-block矫治器的三维实体模型,并对其进行网格划分,进一步建立Twin-block矫治器系统的三维有限元模型。结果建立了相似性较高的Twin-block矫治器系统的三维有限元模型。结论该模型有较好的几何相似性,为研究Twin-block矫治器的矫治机理提供了有利条件,为TMJ及下颌骨的力学研究提供了相似性好的三维有限元模型。     

轴向加载对腰椎结核模型稳定性影响的三维有限元研究

目的：研究轴向加载对腰椎结核三维有限元模型稳定性的影响,为临床治疗腰椎结核提供生物力学理论依据。方法：选取自愿者采集CT数据,采用专用生物力学软件建立正常材质的L2-L5节段腰椎模型和5种不同的结核模型,在相同的轴向加载条件下进行分析。结果：通过轴向加载发现,正常腰椎的平均刚度为277N/mm,A、B、C、D、E五型结核腰椎的平均压缩刚度分别为233N/mm、239N/mm、275N/mm、253N/mm和217N/mm。腰椎结核模型平均刚度比正常模型最大减小近22%;在应力方面,结核破坏区域位于骨皮质时影响最大,出现大的应力集中情况;同时,结核破坏对于椎间盘的力学传导有很大影响。结论：腰椎结核破坏影响腰椎的稳定性,不同部位的结核破坏产生相应的应力集中,研究结果对临床治疗有指导意义。     

骨质疏松性腰1椎体有限元模型的建立和应力分析

目的:建立不同载荷下骨质疏松性椎体骨折的有限元模型,研究载荷条件与骨折部位的关系,预测骨折方式。方法:将志愿者T12-L2椎体CT数据导入Mimics软件,建立L1椎体有限元模型,然后导入3-Matic软件建立皮质骨和松质骨模型,再导入Ansys Workbench软件,分别赋予骨质疏松材料属性并划分网格。对模型施加五种不同的载荷,模拟椎体骨折。结果:椎体与皮质骨形变一致,皮质骨较松质骨形变值更大(P=0.042<0.05)。所有载荷中,垂直压力产生最大形变值,扭转载荷最小。压缩负荷导致椎体上终板和椎体中心形变最大,方向向下;前屈、后伸和侧弯均导致椎体前柱周围形变最大,向载荷方向形变,也导致椎体高度丢失;扭转导致椎体前缘形变最大。结论:本研究预测在骨质疏松性椎体骨折情况下,椎体皮质骨较松质骨先发生骨折;垂直压力最容易引发椎体骨折;垂直压力可造成椎体压缩骨折;前屈、后伸和侧弯均可造成椎体爆裂骨折;扭转可造成椎体前缘骨折。     

髋关节置换术后股骨应力的三维有限元分析及与骨密度变化的相关研究

目的应用三维有限元分析假体周围的应力情况,同时连续测定骨密度,探讨二者之间的相关性。方法选择自2008-2009年在南昌大学第二附属医院进行全髋关节置换术的患者共20例,分别在术后1、3、6个月,1、2、3年应用三维有限元方法分析股骨假体周围应力变化,同时应用双能X线骨密度仪测量股骨假体周围骨密度,股骨柄假体区,采用Gruen方法分7个测量兴趣区,即ROI①、②、③、④、⑤、⑥和⑦区。并将其与同一患者未置换部位进行比较,应用SPSS 15.0分析软件对收集到的数据进行处理,用t检验进行组间显著性测定。结果 20例患者均进入结果分析。ROI⑦区应力遮挡最明显,ROI③应力遮挡最少,各区在术后1、3、6个月的应力遮挡无统计学意义(P>0.05),术后1、2、3年的应力遮挡较1、3、6个月明显减少(P<0.05)。股骨假体周围骨密度在术后1个月时无明显下降(P>0.05),术后3个月开始明显下降(P<0.01),且以ROI⑦区最明显,术后1、2、3年骨密度无明显下降并趋于平稳。结论髋关节置换术后假体周围骨密度变化与其应力遮挡存在明显的相关性,并随时间的变化也是一致的。     

基于DICOM数据构建髋骨三维有限元模型

目的 探讨采用DICOM数据,结合交互式医学影像控制系统及CAE软件快速构建髋骨三维有限元模型的可行性及方法.方法 将CT扫描获得的髋骨原始DICOM数据输入Mimics软件重建三维实体模型,并经面网格优化后输入Ansys中分配单元属性、控制单元尺寸、划分体网格,并经赋材质后得到髋骨有限元模型.结果 有限元模型几何形态逼真,网格分布合理,疏密得当;最终包含80 958个单元、124 369个节点,1种单元类型,2种材料属性.结论 采用DICOM数据,结合交互式医学影像控制系统及CAE软件能快速高效地构建髋骨三维有限元模型,该方法可重复性强,模型质量容易控制,可推广用于其他部位有限元模型的构建.     

Mimics软件结合薄层CT扫描构建下颌第一前磨牙桩核冠三维有限元模型

目的 Mimics软件结合薄层CT技术建立下颌第一前磨牙桩核冠的三维有限元模型.方法应用Mimics软件直接读取通过CT扫描所获取的建模所需一维影像图像(共72张,层厚0.3 mm,无间隔)的边界数据;再利用Ansysworkbench的曲面造型和加减布尔运算建立桩核冠各个三维实体模块模型,并进行三维重组;最后在Ansys软件中建立三维有限元模型同时划分力学单元并进行力学分析.结果建立了包括全瓷冠、桩核、粘固剂、牙周膜、牙胶尖、牙槽骨的三维有限元模型.结论应用薄层CT结合Mimics软件建模的方法方便快捷,能较好地实现有限元模型的几何相似性、边界约束和载荷相似性、力学性能相似性要求.     

上颈椎不稳有限元模型的建立及分析

目的：建立上颈椎不稳的三维有限元模型,并探索其临床治疗的意义。方法首先建立上颈椎正常的三维非线性有限元模型,在此基础上结合临床上的颈椎不稳病例,通过有限元软件的应用,建立上颈椎不稳的三维有限元模型并进行有限元分析。在屈、伸、侧屈、旋转等工况下,测量并比较上颈椎脱位模型与正常上颈椎模型的活动度(ROM)差异。结果所建上颈椎有限元模型外观清晰逼真,几何相似性良好。上颈椎不稳模型各个工况下的活动度与正常上颈椎模型相比明显增大,与体外生物力学实验结果基本吻合。结论有限元三维模型的建立提供了一种便捷而精确的方法。上颈椎不稳的非线性三维有限元模型能够较好地模拟临床病例,从而指导制定临床治疗策略。     

人正常下颌升支区应力分布的三维有限元法分析

目的：对正常人下颌升支在不同咀嚼力作用时应力分布情况进行三维有限元分析。方法：采用三维有限元应力分析的方法，对正常离体人下颌升支在不同加载条件下的应力分布特征进行对比定量分析。结果：(1)所有载荷形式的各种应力值，随着单元距加载点的距离的增大，其应力值相对减小。(2)下颌骨下颌角、升支后缘的应力梯度变化较大。结论：下颌骨下颌角、升支后缘是应力相对集中的区域，也是临床上常见的下颌骨骨折区，同时还是下颌升支矢状骨劈开术后加强固定以及防止骨段移位的区域。