肘关节有限元模型模拟碰撞损伤的生物力学特性分析

目的 利用有限元法建立肘关节的三维有限元模型,动态模拟肘关节以不同角度撞击地面,分析肘关节的生物力学特性.方法 选取1名健康青年男性志愿者,肘关节屈曲90°行CT扫描,应用Mimics、Geomagic、UG、Hypermesh等软件对所得数据进行三维重建,建立肘关节的三维有限元模型;在Abaqus软件中模拟肘关节以不同角度(前臂与地面呈30°、60°、90°)撞击地面时,计算骨皮质破裂的临界速度及显著破裂时的速度,分析应力传导及其大小、分布等的变化规律.结果 肘关节屈曲90°状态发生正面碰撞时应力传导主要集中在肱骨髁、肱骨滑车及尺骨鹰嘴等部位,而桡骨头应力传导较小;当肘关节与地面撞击(前臂与地面分别呈30°、60°、90°)时,骨皮质破裂临界速度分别为11.4、9.3、13.8 m/s;前臂与地面分别呈30°、60°撞击,撞击速度分别达15.0、13.0 m/s时,尺骨鹰嘴呈粉碎性骨折;前臂与地面呈90°撞击,撞击速度达18.0 m/s时,肱骨远端呈明显横行骨折.结论 应用有限元建模分析软件构建的人体肘关节有限元模型可用于外力作用下肘关节损伤机制的研究,也可用于肘关节损伤时暴力的大小、速度、方向的推断.     

儿童肱骨远端有限元模型的建立及力学分析

目的建立儿童肱骨远端有限元模型,并模拟肱骨轴向受力状态下应力分布,为肱骨的生物力学研究提供数值分析模型。方法通过CT扫描正常儿童右侧肱骨,获得连续断层图片,导入mimics13.1医学建模软件进行网格划分、材料属性赋值,生成有限元模型,应用有限元分析软件ANSYS10.0,约束边界条件,模拟肱骨轴向受力状态进行加载,得出肱骨远端有限元模型上的应力分布。结果建立的肱骨远端有限元模型节点共50364个、四面体单元29951个。肱骨在轴向载荷状态下应力集中主要位于髁上区,且尺侧应力集中现象较桡侧明显。结论应力分析结果解释了肱骨骨折好发于髁上区的原因,髁上区尺侧骨质的高应力是肱骨髁上骨折致肘内翻的基本生物力学因素。     

天鹅型记忆接骨器治疗肱骨骨折和骨不连的三维有限元分析

目的：研究天鹅型记忆接骨器（SMC）治疗骨折和骨不连及其产生的动态记忆应力促进骨愈合的生物学基础。方法：利用计算机仿真三维有限元技术,对SMC固定肱骨的生物力学行为进行模拟,接骨器有限元模型共划分了3487个单元,节点数为5397,单元采用20节点四面体三维砖块单元;肱骨有限元模型共划分5783个单元,节点数9863,单元采用10节点四面体三维单元,结果：接骨器固定肱骨后其内表面受拉力,外表面受压力,变形最大的加压部第一结构主应力最大值分别为224．5MPa和－34MPa,远小于其极限应力与疲劳极;其维持轴向的动态记忆持骨力为125．05N,纵向动态记忆加压力196N,被固定肱骨应力分布均匀,各节点所受应力主要为正应力。结论：SMC有良好的耐疲劳与重复使用性,其固定后产的动态记忆加压应力场,有利于固定肱骨的稳定并促进骨愈合。     

Three dimensional finite element analysis of anatomic distal radius Nitinol memory connector treating distal radius fracture

To study the memory biomechanical character of anatomic distal radius Nitinol memory connec-tor ( DRMC ) in treating distal radius fracture. Methods: Establishing three dimensional model and finite element anal-ysis, we calculated the stress in and around the fracture faces when distal radius fracture was fixated with DRMC. Re-suits: Axial holding stress produced by holding part of DRMC on distal radius was 14.66 MPa. The maximum stress of holding part was 40 - 70 MPa, the minimum stress was 3 - 7 MPa, and the stress of compression part was 20 - 40 MPa.Conclusion: The distribution of stress produced by DRMC around the fracture line is reasonable, and axial holding stress can help stabilize fracture during earlier period. The existence of longitudal compression and memory effect can transfer fixated disused section into developed section and enhance fracture healing.     

超关节外固定架有限内固定治疗肱骨远端粉碎骨折疗效观察

目的探讨治疗肱骨远端粉碎性骨折的手术及疗效。方法自2009年2月至2011年8月对22例肱骨远端粉碎性骨折患者进行绞链式超关节外固定支架结合有限内固定治疗。其中男16例,女6例;年龄26～55岁,平均36岁。根据AO分型,C1型2例,C2型10例,C3型10例。结果所有病例均随访6个月,平均骨折愈合时间为2.8个月,前臂旋转活动度超过100°,肘关节屈伸活动度超过90°,且无神经损伤及术后感染。根据改良Glssebaum评分系统评定疗效,治疗的总优良率为81.8%。结论使用绞链式超关节外固定支架结合有限内固定治疗肱骨远端粉碎性骨折疗效较好,值得临床推广。     

锁骨三维有限元模型的建立及生物力学分析

目的:建立正常锁骨有限元模型,并模拟锁骨轴向受力状态下应力分布及应变特征,为锁骨的生物力学研究提供数值分析模型.方法:通过CT扫面正常成年男性右侧锁骨,获得连续断层图片,导入Simpleware医学建模软件生成实体模型后,应用通用有限元分析软件ANSYS 10.0,进行网格划分、材料属性赋值生成有限元模型.约束边界条件,模拟锁骨轴向受力状态进行加载,得出锁骨有限元模型上的应力分布与应变结果.结果:建立的锁骨有限元模型节点共62 182个、四面体单元40 878个.锁骨在轴向载荷状态下应力集中主要位干锁骨干中1/3区域,且下表面应力集中现象较上表面明显.结论:应力分析结果解释了锁骨骨折好发于中1/3的原因,并且发现主要应力集中于下表面,锁骨产生断裂的弯矩位于冠状面,提示临床内固定治疗锁骨中段骨折时,钢板放置于上表面能有效抵抗产生的弯矩,避免内固定失败.有限元分析法可较好分析锁骨的生物力学特点.     

肱骨外侧髁骨折的伸肌腱作用机制探讨

目的 采用光学弹性实验及三维有限元计算分析法，研究伸肌腱在不同体位加载下对肱骨外侧髁的应力作用规律，探讨肱骨外侧踝骨折的发生机制及治疗方案。方法 分别制造儿童肱骨三维光学弹性及有限元模型，模拟伸屈肘及前臂旋前、中立、旋后和内外翻等多种体位加载，观察和计算分析相应部位的应力分布状况。结果 各种体位肱骨外侧髁区平均应力值均最大；半屈肘时应力值远大于相应伸肘时，而伸肘时的伸肌腱作用节点应力值却大于外侧髁区；伸肘内翻位有伸肌腱作用力的加载下，肱骨外髁上部为拉应力条纹，内髁上部为压应力条纹。结论 儿童半屈肘位时易发生肱骨外侧髁骨折，而在伸肘内翻位时，以伸肌腱牵拉为主的弯力偶矩可拉脱外侧髁形成骨折；肱骨外侧髁骨折的复位可利用伸肌腱的牵拉作用，而固定则尽量避免伸肌腱的牵拉。     

肱骨髁上部的二维光弹性实验研究

采用二维光弹生实验研究肱骨髁上部的力学性能。结果显示：旋后位使髁上内侧产生压应力，髁上外侧产生拉应力；中立位和旋前位使髁上内侧产生拉应力，髁上外侧产生压应力。表明实验与临床相符，为临床合理固定肱骨髁上骨折提供了理论依据。     

天鹅型记忆接骨器治疗肱骨骨折和骨不连的生物力学研究

目的：研究天鹅型记忆接骨器（SMC）治疗骨折骨不连的生物力学特征。方法：利用电测、二维（2D）、三维（3D）光弹性技术,通过贴片,标定电测得到SMC的载荷－应变曲线,并通过固定新鲜人体肱骨,计算SMC的动态记忆持骨力值;通过2D光弹性技术计算SMC鹅颈加压部动态记忆加压力值,用精密浇铸法得到肱骨环氧树脂3D光弹性模型,模仿临床使用,得到SMC固定下的肱骨模型3D应力场分布,同时利用Leize偏光显微镜结合三维光弹法,计算肱骨模型考察点3D应力场中的6个应力分量。结果：电测SMC动态记忆持骨的生物学力值为110．35N。2D光弹测得纵向动态记忆加压力为163．88N。3D光弹测得SMC的鹅颈－加压部、鹅体－接骨板部、鹅翼－持骨部三部相互协调,记忆持骨,形成动态3D立体固定,产生全场应力分布。3D应力分离表明SMC固定后骨折端的应力基本为正应力。结论：SMC空间立体记忆固定的应力场,有利于骨折、骨不连的治疗、允许早期功能锻炼并促进骨愈合。     

肱骨近端骨折合并肩袖损伤的年龄分布和Neer分型分析

目的 肱骨近端骨折易造成不同程度的肩袖损伤。严重的肩袖损伤是肱骨近端骨折术后肩关节活动受限的常见原因。本文旨在探讨肱骨近端骨折合并肩袖损伤与骨折Neer分型和年龄分布的相关性。 方法 采用自行设计的调查问卷，回顾性分析海口市某三甲医院2012年1月—2016年12月126例肱骨近端骨折行手术治疗患者的临床资料。比较不同肱骨近端骨折Neer分型、不同年龄分层肱骨近端骨折合并肩袖损伤的发生率。 结果 不同性别肱骨近端骨折病人年龄、骨折类型的差异无统计学意义(χ2=0.030,P=0.985)。126例肱骨近端骨折病人中，49例(38.9%，49/126)术中确认存在肩袖损伤，其中41例在术前通过MRI得到确认。合并肩袖损伤的肱骨近端骨折病人的平均年龄为(76.9±9.8)岁，与不合并肩袖损伤的病人的平均年龄(53.4±8.3)岁比较，差异有统计学意义(t=3.178,P=0.034)。肱骨近端骨折Neer分型三部分骨折合并肩袖损伤的发生率最高，为49.3%(37/67)。 结论 肱骨近端骨折合并肩袖损伤病人的比例随着年龄的增加而增加；肱骨近端骨折Neer分型三部分骨折常常合并肩袖损伤，这对临床肱骨近端骨折的处理有指导意义。      

不同步态位相跟、距骨应力分布的三维有限元分析

目的:建立跟、距骨骨性结构的三维有限元模型,对其在不同步态过程中的应力分布进行分析.方法:应用CT扫描技术和计算机图像处理系统,建立跟、距骨的三维有限元模型.利用跟、距骨有限元模型模拟跟、距骨在步态过程中3个位相(落地相、中立相、起步相)时的受力状况,并进行有限元计算.结果:建立了跟、距骨骨性结构的三维有限元精细模型,同时获得了跟、距骨在3个位相时的应力分布和应力增高区.跟、距骨在不同位相的应力分布明显不同,从落地相到起步相应力逐渐增高.结论:本研究建立的三维有限元模型可用于跟、距骨的生物力学研究.跟、距骨的应力增高区对临床研究有重要意义,可提示导致跟、距骨骨折及骨性关节炎的好发因素.     

人工肱骨头置换治疗老年肱骨近端严重粉碎性骨折疗效观察

目的探讨人工肱骨头置换在治疗老年肱骨近端严重粉碎性骨折中的疗效。方法采用人工肱骨头置换治疗老年肱骨近端严重粉碎性骨折17例,其中Neer三部分骨折9例,四部份骨折8例。结果 12例获得随访,随访时间6～24个月,平均12个月,伤口无感染、神经损伤、松动、脱位等并发症。肩关节活动度:前屈上举110°,外展70°,外旋30°,按Neer肩关节功能评分标准:优9例,良5例,可2例,差1例。结论人工肱骨头置换治疗老年肱骨近端严重粉碎性骨折,手术时间短,功能恢复快,短期效果满意。     

人工肱骨头置换治疗复杂陈旧性肱骨近端骨折

目的探讨人工肱骨头置换治疗复杂陈旧性肱骨近端骨折的疗效。方法对我院2006年5月～2010年6月收治的10例复杂陈旧性肱骨近端骨折患者行人工肱骨头置换术,采用美国肩肘关节医师协会肩关节评估表对患肩关节进行手术后功能评价。结果手术时间平均约90min,术中出血量约450mL／例。术后随访7～24个月,平均15．3个月,所有患者均无感染、神经损伤、假体周围骨折,1例术后发生肩关节半脱位。患者的主观满意度为96％,肩关节疼痛评分为43分。主动活动度有明显改善：平均外展80°,前屈85°,外旋37°,内旋至k水平。三角肌、肩内旋肌、肩外旋肌力均有明显的恢复。结论人工肱骨头置换术是治疗复杂陈旧性肱骨近端骨折的一种较满意的方法,能有效减轻肩关节疼痛,恢复肩关节功能,但远期并发症有待进一步随访。     

闭合复位交叉克氏针固定治疗儿童肱骨髁上骨折46例分析

目的:观察闭合复位交叉克氏针固定治疗儿童肱骨髁上骨折的临床效果.方法:对46例无血管、神经损伤的GartlandⅡ、Ⅲ型小儿肱骨髁上骨折采用闭合手法复位交叉克氏针固定,辅以石膏夹板固定2周,4周后拔除克氏针,行肘关节伸屈功能锻炼.结果:按Dodgt′s疗效评价标准,优33例,良11例,差2例,优良率95.7%.结论:儿童肱骨髁上骨折采用闭合复位交叉克氏针固定,创伤小,操作简单,疗效满意,是临床上可以推广的技术.     

大鼠磨牙三维有限元模型的建立

目的 :建立大鼠磨牙的三维有限元模型 ,探讨牙及牙周组织的应力分布状况。方法 :采用Sprague Dawley大鼠 2 0只 ,建立大鼠磨牙正畸移动的动物模型 ,制作大鼠上颌第一磨牙牙周连续切片 ;采用计算机技术 ,重建牙及牙周组织三维形态、结构 ,并建立其三维有限元模型。结果 :组织切片的应力分布显示牙周膜是一种存在于两种硬组织之间的软组织 ,有其特有的应力分布状态。结论 :本研究建立的正畸大鼠磨牙三维有限元模型是观察正畸牙移动过程中分析应力的一种简便、准确、可靠的模型及方法。     

胸腰段三维有限元模型的建立

目的：研究建立胸腰段活动节段三维有限元的模型.方法：选取一具正常人体T10～S1节段标本为研究对象,通过CT扫描获取脊柱的二维图像,然后进行三维重建,转化为有限元几何模型.通过有限元方法,将脊柱几何模型网格化转变为T10～L3活动节段有限元模型,然后应用ANSYS6.0软件对模型在轴向载荷状态下进行应力分析.结果：建立T10～L3活动节段的有限元模型,并分析了轴向载荷下T12～L1节段不同组成部分的应力分布.结论：为胸腰段活动节段三维有限元模型的建立提供了一种简便、精确的方法,为分析和研究该模型在各种情况下的生物力学表现创造了条件.     

微创经皮钢板固定技术前置锁定加压钢板治疗肱骨中下段骨折

目的评价采用微创经皮钢板固定技术（MIPO）前置锁定加压钢板（LCP）治疗肱骨中下段骨折的疗效。方法 2008年6月至2010年5月采用MIPO技术前方植入4.5mmLCP治疗18例肱骨中下段骨折患者。观察术后骨折愈合时间、肱骨干力线及肱二头肌功能、桡神经功能、肌皮神经功能。结果经随访12～18个月,平均14.5个月,所有患者均获得骨性愈合,愈合时间9～15周,平均11.2周。手臂肩残疾问卷表评分9～42分,平均12分。所有患者患肢力线均良好,无继发移位及内固定物失效、断裂。术后前后位X线片示骨折远近端成角0°10例,外翻成角2°、5°、9°各1例,内翻成角3°、4°、5°、11°、12°各1例。肱二头肌肌力均为5级。1例患者出现前臂外侧皮神经支配区感觉减退,2个月后恢复。无医源性桡神经麻痹患者。结论采用MIPO技术前置LCP治疗肱骨中下段骨折,骨折愈合时间短,神经损伤并发症少,创伤小。     

三步推拿配合扶他林乳胶剂治疗儿童肱骨髁上骨折术后关节僵硬15例分析

目的:通过对三步推拿配合扶他林乳胶剂治疗儿童肱骨髁上骨折术后关节僵硬15例患者的观察,探讨推拿治疗儿童肱骨髁上骨折术后关节僵硬的方案。方法:采用三步推拿配合扶他林乳胶剂治疗儿童肱骨髁上骨折术后关节僵硬,并进行疗效评价。结果:采用Cassebaum评分系统来进行评价,优13例,良2例,总有效率100%。结论:三步推拿配合扶他林乳胶剂为治疗儿童肱骨髁上骨折术后关节僵硬提供切实可行的方案,值得推广。     

肱骨髁上骨折的治疗及对肘关节功能恢复的疗效观察

目的：评价肱骨髁上骨折不同治疗方法对肘关节功能恢复的疗效。方法：回顾分析164例不同类型的肱骨髁上骨折的临床资料，对手术治疗与非手术治疗对骨折愈合率及对肘关节功能恢复情况进行比较。结果：164例随访病例中非手术治疗148例，其中2次以内手法复位114例，平均肘关节功能恢复时间35天，恢复优良率92．98％(106／114)；3次以上手法复位34例，平均肘关节功能恢复时间48天，恢复优良率64.70％(22／34)。手术治疗16倒，平均肘关节功能恢复时间62天，恢复优良率62.50％(10／16)。结论：大多数肱骨髁上骨折采取非手术治疗．手法复位注意纠正骨折对线移位，避免反复多次整复，肘关节功能恢复较为满意。     

Three dimensional finite element analysis of acetabulum loaded by static stress and its biomechanical significance

Objective：To explore the mechanical behavior of acetabulum loaded by static stress and provide the mechanical basis for clinical analysis and judgement on acetabular mechanical distribution and effect of static stress. Methods：By means of computer simulation, acetabular three dimensional model was input into three dimensional finite element analysis software ANSYS7.0. The acetabular mechanical behavior was calculated and the main stress value, stress distribution and acetabular unit displacement in the direction of main stress were analyzed when anterior wall of acetabulum and acetabular crest were loaded by 1 000 N static stress. Results ：When acetabular anterior wall loaded by X direction and Z direction composition force, the stress passed along 4 directions： （1）from acetabular anterior wall to pubic symphysis along superior branch of pubis firstly, （2）from acetabular anterior wall to cacroiliac joint along pelvic ring, （3）in the acetabulum, （4）from the suffered point to ischium. When acetabular crest loaded by X direction and Y direction composition force, the stress transmitted to 4 directions： （1）from acetabular crest to ilium firstly, （2）from suffered point to cacroiliac joint along pelvic ring, （3） in the acetabulum , （4）along the pubic branch, but no stress transmitted to the ischium branch. Conclusion：Analyzing the stress distribution of acetabulum and units displacement when static stress loaded can provide internal fixation point for acetabular fracture treatment and help understand the stress distribution of acetabulum.