抗剪切力镍钛记忆合金髌骨爪力学性能的有限元分析

目的建立髌骨骨折内固定抗剪切力镍钛记忆合金髌骨爪的三维有限元模型,并对所建模型进行力学性能分析。方法运用Pro/E 5.0建立髌骨横型骨折髌骨爪的内固定结构模型,导入ABAQUS 10.1中进行有限元力学性能分析。分别对人体屈膝30°、60°、90°时不同髌骨关节作用力FQ下髌骨爪力学性能及变形情况进行分析。结果在相同边界条件下,当FQ分别为367.5和3 675 N时,不同屈膝角度下最大位移变形量的位置不同。与张力带固定分析相比,髌骨爪固定稳定性更佳,抗张力更强,且抗剪切力。结论髌骨爪的变形和位移符合临床所需的生物力学研究结果,其稳定性能够满足临床尽早进行功能锻炼的要求。     

髌骨骨折四种不同内固定方法的生物力学测试研究

目的比较钢丝环扎、Magnuson钢丝、AO张力带钢丝和Weber改良张力带钢丝固定髌骨骨折的生物力学特性.方法取20具新鲜膝关节标本,随机分为4组,制成横断骨折模型,分别用4种方法固定,用膝关节生物力学试验机KJ-20型测定4种内固定的髌骨生物力学性能,骨折断端分离1.0mm为固定失败.结果4种内固定方法均能满足1kN股四头肌收缩力,其中以AO张力带和Weber改良张力带承载为大,Magnuson钢丝次之,钢丝环扎略差,4种内固定方法之间比较无显著性差异(P>0.05).结论临床上应根据病人的具体情况选择适当的内固定,以达到坚强固定,早期活动,并尽可能避免不必要的髌骨切除.     

髌骨张力带固定棒的研制和临床应用

目的：探讨自制髌骨张力带固定棒的临床应用价值。方法：研制一种可折断、两端有孔的克氏针短棒作为张力带内固定材料，并应用于临床治疗髌骨骨折52例。结果：本组52例均痊愈，其中43例获解剖复位，9例功能复位。术后无一例针尾刺痛、钢丝滑脱等并发症，膝关节功能恢复满意。结论：髌骨张力带固定棒手术操作简便易行，并能有效避免髌骨骨折AO张力带钢丝内固定术后并发针尾剌痛、钢丝滑脱等并发症发生。     

镍钛抓髌器治疗髌骨骨折的生物力学评价与临床

目的:评价镍钛抓髌器治疗髌骨骨折的生物力学特性及临床效果。方法:采集成年新鲜膝关节标本6具,制成髌骨骨折,用NiTi-PC和AO张力带固定,并测定其生物力学特性。结果:二种内固定在生物力学性能上无明显差异(P>0.05)。结论:镍钛抓髌器具有优越的生物力学特性,手术操作简单,避免髌骨的部分切除,临床效果满意。     

髌骨张力带固定律的研制和临床应用

目的:探讨自制髌骨张力带固定棒的临床应用价值。方法:研制一种可折断、两端有孔的克氏针短棒作为张力带内固定材料,并应用于临床治疗髌骨骨折52例。结果:本组52例均痊愈,其中43例获解剖复位,9例功能复位。术后无一例针尾刺痛、钢丝滑脱等并发症,膝关节功能恢复满意。结论:髌骨张力带固定棒手术操作简便易行,并能有效避免髌骨骨折AO张力带钢丝内固定术后并发针尾刺痛、钢丝滑脱等并发症发生。     

Pyrford钢丝环扎加张力带内固定治疗髌骨骨折的生物力学分析

目的　测试Pyrford钢丝环扎加张力带内固定治疗髌骨骨折的生物力学特性 ,为临床治疗提供理论依据。方法　采集新鲜牛尸体膝关节标本 6具 ,制成髌骨骨折模型 ,用Pyrford钢丝环扎加张力带固定 ,并与克氏针张力带、单纯钢丝环扎进行对照比较。结果　Pyrford钢丝环扎加张力带内固定完全符合髌骨的生物力学性能 ,与克氏针张力带相当 ,能满足膝关节的强度 ,符合人体正常生理功能要求。结论　Pyrford钢丝环扎加张力带固定治疗髌骨骨折 ,具有优越的生物力学性能 ,且能达到解剖复位 ,操作简便 ,固定牢固 ,适应早期功能锻炼的目的     

兔胫骨骨折的有限元模型

背景：医学生物力学有限元分析的原始资料多为人体CT数据,大范围的CT扫描势必会对人体造成一定的射线伤害。 目的：建立兔胫骨骨折三维有限元生物力学模型。 方法：选取雄性1年龄新西兰大白兔1只,开放锯断左侧胫骨中段,MIMICS10.01软件直接读取以层厚0.625 mm对左侧胫腓骨不间断扫描得到以DICOM3.0格式刻盘保存的CT图片135张,经过定位图像、组织图片、内插值处理以及表面光滑化处理建立面网格模型,导入ANSYS10.0软件构建体并划分体网格,在MIMICS10.01中赋材质。 结果与结论：建立了外形和几何结构逼真、生物材料接近正常组织的胫骨中段骨折有限元模型,经加载分析模型真实有效。可见应用MIMICS10.01和ANSYS10.0软件能快速建立兔胫骨骨折三维有限元生物力学模型,为进一步进行实验兔骨折愈合生物力学分析奠定基础。     

有限元法建立髋关节三维模型及正立位下的应力分析

目的:建立髋关节的三维有限元模型,并分析正立位下的生物力学分布特点。方法:选取1名志愿者,以髋部CT扫描图像为数据源,导入软件Mimics 14.0进行三维重建,将所建模型再导入Ansys13.0中,建立有限元模型,计算正立位下髋关节的力学分布特征。结果;成功建立了髋骨、股骨上段的三维几何模型和有限元模型。模拟体质量负荷,获得髋骨股骨的应力分布云图,集中在髋骨的弓状线,髋臼后上方,股骨颈内、外侧。结论:利用Mimics、Ansys建立的髋关节有限元模型仿真性高,可以进行生物力学分析;分析结果可信,对预防、治疗髋关节损伤等具有重要意义。     

可调式髌骨爪结合可吸收线与克氏针钢丝张力带修复粉碎性髌骨骨折的比较

背景：高能量下髌骨粉碎性骨折明显增多,单一的内固定已无法满足髌骨解剖复位、多点坚强固定及早期功能锻炼的要求。 目的：比较切开复位可调式髌骨爪+可吸收线与克氏针钢丝张力带修复粉碎性髌骨骨折的临床效果。 方法：纳入粉碎性髌骨骨折患者57例,随机分为2组,29例采用切开复位可调式髌骨爪+可吸收线固定,28例切开复位克氏针钢丝张力带固定。对比观察两组手术时间、切口长度、骨折愈合时间、治疗后并发症及膝关节功能美国特种外科医院评分,并进行统计学分析。 结果与结论：可调式髌骨爪+可吸收线固定组与克氏针钢丝张力带固定组切口长度、手术时间方面的差异无显著性意义;两组在骨折愈合时间、并发症发生率及治疗后膝关节功能方面的差异有显著性意义,可调式髌骨爪+可吸收线固定组优于克氏针钢丝张力带固定组(P < 0.05)。提示与克氏针钢丝张力带相比,可调式髌骨爪+可吸收线固定修复髌骨粉碎性骨折具有骨折愈合时间短、治疗后并发症少、膝关节功能恢复好等优点,固定符合生物力学内固定的原则,且操作简便,固定牢靠,具有良好的应用前景。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      

下颌颏部骨折内固定的三维有限元模型及边界约束的建立

通过Pro／E和ANSYS建立下颌骨颏部骨折内固定的三维有限元模型，并模拟了各种功能状态下的边界约束。使用计算机图像处理软件对CT扫描图像进行预处理，然后采用自编程序获取下颌骨解剖结构的三维坐标数据，用ANSYS建立下颌骨的三维有限元模型。采用数值化建模软件Pro／E建立小型接骨板-螺钉固定体系统的实体模型。模拟下颌骨颏部正中骨折坚强内固定治疗，建立该内固定治疗的有限元模型。通过改变各组咀嚼肌力的大小，进行了三种咬合状态的边界约束。获得了形态逼真、相似性好的下颌颏部骨折内固定后的三维有限元模型，并模拟了各功能状态下的边界约束，为后期的生物力学分析奠定了基础。     

可吸收线环扎张力带治疗髌骨骨折的生物力学研究

目的比较可吸收线环扎张力带与钢丝环扎、Magnuson钢丝、AO张力带钢丝和Weber改良张力带钢丝固定髌骨骨折的生物力学特性.方法取20具新鲜膝关节标本,随机分为5组,制成骨折模型,分别用5种方法固定,用膝关节生物力学试验机KJ一20型测定5种内固定的生物力学性能,骨折断端分离1.0mm为固定失败.结果5种内固定方法均能满足1KN股四头肌收缩力,可吸收线环扎张力带与其它内固定方法相比,无明显差异(p＞0.05).结论可吸收线环扎张力带治疗髌骨骨折具有优越的生物力学性能和良好的骨折断端稳定性,免除了二次手术之苦,扩大了手术内固定的适应范围,避免了许多不必要的髅骨切除.     

空心螺钉联合“8”、“0”张力带钢丝内固定治疗髌骨横行骨折模型的有限元分析与比较

目的 通过有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)比较空心螺钉联合“8”或“0”张力带钢丝内固定系统治疗髌骨横行骨折模型的稳定性。 方法 采集1名48岁健康男性志愿者的计算机断层扫描(CT)图像。首先在计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)系统中建立髌骨几何模型,导入到Ansys系统中,建立不含软组织和软骨的髌骨有限元模型。髌骨横切面与髌骨正中横切面相交,构建髌骨横行骨折模型。固定髌骨近端,在髌骨远端施加牵引力。模型设置在非负重伸展时膝关节屈曲90°的条件下,髌骨关节面中部与软骨覆盖的股骨远端接触。 结果 在牵引力200 N条件下,采用“8”或“0”张拉带钢丝固定系统固定时,螺钉的最大相对位移分别为0.32 mm和0.20 mm,钢丝的最大相对位移分别为0.36 mm和0.21 mm,髌骨的最大相对位移分别为0.35 mm和0.22 mm。两组螺钉的最大等效应力分别为778.01 Mpa和941.88 Mpa,钢丝的最大等效应力分别为311.51 Mpa和336.24 Mpa,髌骨的最大等效应力分别为3.81 Mpa和3.66 Mpa。两组螺钉和钢丝均存在应力集中。 结论 基于有限元分析,“0”张力带钢丝比“8”固定系统联合空心螺钉治疗髌骨横断骨折时更稳定。     

PUMCⅡd1型青少年特发性脊柱侧凸三维有限元模型的建立

背景：建立高质量的有限元模型是进行生物力学分析研究的重要基础,完整的青少年特发性脊柱侧凸三维有限元模型报道甚少。 目的：建立PUMCⅡd1型青少年特发性脊柱侧凸三维有限元模型,为特发性脊柱侧凸的生物力学分析提供有效的数字化平台。 方法：采集1 例14岁PUMCⅡd1型特发性脊柱侧凸女性志愿者从T1至骶尾骨的CT 断层图像,将CT数据导入Mimics 16.0医学三维重建软件中,建立包括胸廓结构的完整脊柱侧凸三维几何模型。再将几何模型以点云格式导入Geomagic Studio 11.0软件中,对三维模型进行光滑、打磨、去噪等一系列图像处理,生成特发性脊柱侧凸三维有限元模型。最后导入ANSYS 14.0有限元分析软件中添加韧带、设置单元类型和定义材料属性,生成完整的特发性脊柱侧凸三维有限元模型。 结果与结论：成功建立了完整的PUMCⅡd1型特发性脊柱侧凸三维有限元模型,包括四面体单元522 887个和杆单元730个,共计523 617个单元,159 008个节点。试验建立了外形逼真的PUMCⅡd1型特发性脊柱侧凸三维有限元模型,为进一步的生物力学分析提供了可靠的数字化模型。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;组织工程全文链接：     

三维有限元分析钢板内固定治疗跟骨骨折

背景：有多种钢板治疗跟骨骨折,但究竟哪种效果更好,目前尚无定论。 目的：在跟骨骨折三维有限元模型上模拟加载3种类型的钢板,观察比较应力、应变及移位等生物力学性能。 方法：在踝关节中立位和背伸20°位建立跟骨骨折三维有限元模型,分别模拟使用跟骨Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型3种形状钢板对骨折进行固定,加载后计算内固定物自身的应力分布、骨骼的应力分布及骨折块间的移位程度。 结果与结论：①两种体位骨折模型3种固定方式下的钢板应力分布都不均匀,钢板前部应力水平均高于后部,Ⅰ型钢板的应力分布相对比较均匀。②两种体位骨折模型3种固定方式下跟骨的应力最大值均在跟骨前部,而正常跟骨最大应力值在跟结节处,Ⅰ型钢板固定跟骨骨折后骨骼的最大应力值均小于Ⅱ型、Ⅲ型钢板。③两种体位骨折模型3种固定方式下均发生了骨折块间的位移,其位移趋势是一致的。结果显示,与Ⅱ型、Ⅲ型钢板固定相比较,跟骨Ⅰ型钢板固定后所承受应力更小,且应力分布更均匀,较符合生物力学原理。     

髌骨三维有限元模型建立及有效性分析

目的 建立髌骨三维有限元模型,并对所建模型做出初步力学分析.方法 根据螺旋CT扫描图像,利用ANSYS有限元软件由下向上点、线、面、体的建模原则,对髌骨三维有限元模型进行重建;并在重建基础上模拟髌骨受力机制,分析其应力大小和应力分布情况.结果 对髌骨进行有限元分析,结果显示应力集中区分布在髌骨的中下极,说明骨折的好发部...     

基于CT扫描及CAD技术建立下腰椎三维有限元模型

背景：近年来,计算机技术和有限元理论的飞速发展为构建腰椎模型提供了技术支持,有限元模型的精确性和可靠性显著提高,为研究椎间盘、椎板切除、腰椎融合、脊柱内固定材料等临床相关的生物力学问题提供了更好的平台。 目的：应用三维有限元法建立L3~5腰椎活动节段力学模型。 方法：通过CT扫描、Unigraphics V18.0软件进行影像边界记录、定标等方法,按照点、线、面、体的顺序重建三维结构,采用CAD数据处理技术,输入相关的材料特性,验证重建模型的有效性。 结果与结论：建立下腰椎的三维有限元模型(L_3~5),分析结果证明其在仿真分析中是可行的,可以模拟生物力学实验。建立的模型共有6 482个节点,31 326个单元,生成网格时利用网格生成器的扫掠和优化功能,尽量依据模型的几何外形,使网格生成的最少,兼顾了对建模准确性和计算可行性,同时又能充分满足对腰椎的生物力学研究。     

Mimics辅助快速建立颅上颌复合体的三维有限元模型

背景：颅颌面部是骨骼系统中结构最复杂、功能最多样的的结构之一,要进行颅上颌骨复合体生物力学分析,就必须建立一个精准的三维有限元模型。 目的：探索快速建立完整颅上颌复合体三维有限元模型的方法。 方法：以牙列完整、咬合关系正常、磨牙为中性关系、牙周组织健康的成年志愿者作为建模素材,进行多层螺旋CT扫描,利用Mimics软件和MSC.Patran软件建立颅上颌复合体三维有限元模型。 结果与结论：探索出一条快速建立颅上颌复合体三维有限元模型的新方法。建立了三维坐标系下的可以从任意角度观察的健康人颅上颌复合体三维重建生物医学模型和三维有限元模型,由76 035个节点和373 819个单元组成。该模型具有较好的几何相似性和力学相似性。     

基于CT影像的骨质疏松性胸腰椎压缩骨折PKP术后三维有限元力学模型的建立与验证

目的:建立胸腰椎（T11-L2节段）的三维有限元模型,并验证其生物力学分析有效性。方法:筛选1名T12椎体骨质疏松性压缩骨折的志愿者为建模对象,利用64排螺旋CT进行连续性扫描,扫描区域为脊柱胸腰段T11-L2节段。将CT数据读盘为DICOM格式,导入Mimics 19.0软件进行原始模型的提取与转化;Geomagic Warp 2017软件进行特征去除、光顺、曲面实体拟合;Solidworks 2017软件进行零件结构的组装与附属结构生成;Ansys Workbench 17.0软件添加材料属性、边界条件、坐标及载荷设定及生物力学分析。结果:成功建立了T12椎体压缩骨折T11-L2节段的经皮椎体后凸成形术（PKP）术后三维有限元模型,并测得其前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转时的角位移分别为8.3°、3.8°、7.8°、7.6°、3.7°、4.0°,与以往力学实验验证结果位移趋势一致。结论:基于有限元建模软件能成功建立骨质疏松性椎体压缩骨折PKP术后有限元数字模型,有效性验证合格,所建模型可靠,具备生物力学测试性能。     

全膝关节置换后关节线变化对髌股关节生物力学的影响

BACKGROUND: In addition to infection, the reasons for total knee arthroplasty revision are polyethylene liner wear and prosthesis loosening. The impact of joint line height on patellofemoral biomechanics was inconclusive. OBJECTIVE: To study the impact of joint line changes after total knee arthroplasty on patellofemoral joint biomechanics. METHODS: Three-dimensional finite element models were established after total knee arthroplasty. The impact of different joint line height on quadriceps tensile force, patella tendon tension, and patellofemoral joint forces was calculated at range of flexion of 0°, 30°, 60° and 90°.  RESULTS AND CONCLUSION: (1) At knee flexion of 0°, the height of the joint line in -3 mm-4.5 mm did not have great impacts on quadriceps tensile force, patella tendon tension and patellofemoral joint forces. (2) At knee flexion of 30°-90°, the height of the joint line below 3 mm did not have great impacts on quadriceps tensile force, patella tendon tension and patellofemoral joint forces. The height of the joint line more than 3 mm had obvious impacts on quadriceps tensile force, patella tendon tension and patellofemoral joint forces. (3) It was recommended that the height of joint line in total knee arthroplasty was preferably controlled within 3 mm.