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。     

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-likememory connector，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。     

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—like memorycompres-sion．connector，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。     

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对肱骨骨折加载应力的选择

背景：肱骨骨折治疗中经常遇到的主要问题在于应力加载的方向与应力加载的力值。目的：分析天鹅记忆加压接骨器同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设计：进行不同应力加载的条件下，构建肱骨骨折的三维有限元模型。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2001-01／2003—05在解放军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生物工程学院实验室完成。选取湿成年尸体肱骨标本和与之相对应型号的天鹅型记忆接骨器。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、天鹅型记忆接骨器以及天鹅型记忆接骨器固定肱骨的三维模型。主要观察指标：对比不同加载方式下肱骨的受力情况，寻求临床治疗的参考数值。结果：所构建天鹅型记忆接骨器固定肱骨三维模型，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：天鹅型记忆接骨器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。     

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。     

天鹅型记忆加压接骨器记忆生物力学特性检测

背景：通过记忆生物力学计算和实验测定，分析肱骨骨折和近关节部位天鹅型记忆接骨器的记忆生物力学特性。目的：通过对天鹅型记忆加压接骨器进行力学测定，分析相关记忆生物力学意义。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2001-01／2003—05在解放军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生物工程学院实验室完成。选择死于颅脑损伤的成年男性肱骨20根。方法：分别选取成人尸体湿肱骨，制作骨折模型，包绕压敏胶片后以天鹅型记忆接骨器固定，测定加压支和环抱支固定骨折时的应力值。主要观察指标：①环抱支的压力测量结果。②加压支的测量结果。结果：天鹅型记忆接骨器环抱支与肱骨接触部位的应力范围是2．42～22．68N，而加压支在骨折断面产生的应力较大，应力为13．6MPa左右。结论：天鹅型记忆接骨器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对肱骨骨折加载应力的选择

背景肱骨骨折治疗中经常遇到的主要问题在于应力加载的方向与应力加载的力值.目的分析天鹅记忆加压接骨器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.设计进行不同应力加载的条件下,构建肱骨骨折的三维有限元模型.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2001-01/2003-05在解放军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生物工程学院实验室完成.选取湿成年尸体肱骨标本和与之相对应型号的天鹅型记忆接骨器.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ANSYS 5.6建立肱骨、天鹅型记忆接骨器以及天鹅型记忆接骨器固定肱骨的三维模型.主要观察指标对比不同加载方式下肱骨的受力情况,寻求临床治疗的参考数值.结果所构建天鹅型记忆接骨器固定肱骨三维模型,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.结论天鹅型记忆接骨器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.     

桡骨远端解剖型记忆聚合器治疗桡骨远端骨折三维有限元分析

目的：探讨桡骨远端解剖型记忆聚合器(anatomic distal radius Nitinol memory connector，DRMC)治疗桡骨远端骨折的记忆生物力学特性。方法：采用三维建模及有限元方法，分析计算DRMC固定桡骨远端骨折时在骨折断面及周围所产生的应力并构建记忆应力场。结果：桡骨远端DRMC持骨支产生轴向持骨力为14．66MPa，持骨支最大主应力值为40～70MPa，最小主应力值为3～7MPa，而加压支应力值相对较大，为20～40MPa。结论：DRMC在骨折线周围的应力分布合理，轴向持骨力有利于早期骨折稳定，加压支纵向加压及记忆效应的存在，可将被固定的废用段转化为生长段，促进骨折愈合。     

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。     

天鹅加压接骨器影响骨折愈合记忆生物力学实验研究

目的 观察天鹅记忆加压接骨器(SMC)对骨折愈合影响，进一步探讨其生物力学意义和记忆生物力学机制。方法 25只家犬两侧股骨中段横型截骨，左侧以SMC内固定，右侧以加压接骨板固定，术后1，2，4，8，12周行X线摄片、三点折弯测试观察。结果 SMC组内固定后骨折愈合时间明显早于对照组，且愈合过程中未见明显的外骨痴及骨质疏松。骨折后4，8，12周，SMC组截骨处骨皮质厚度和股骨力学强度均高于对照组。SMC组4，8，12周内固定骨折愈合过程中生物力学测试结果分别为(48&;#177;13)，(79&;#177;15)，(86&;#177;18)，与钢板组比较具有差异显著性的意义(P&;lt;0．05，t=7．56，P&;lt;0．0l，t=4．33)。结论 SMC内固定可起到有效内固定和持续加压作用，使骨愈合时间缩短，提高了固定段骨的力学强度。     

髋臼三维记忆内固定系统治疗髋臼后壁骨折的有限元分析

目的:探讨髋臼三维记忆内固定系统治疗髋臼后壁骨折及其产生的动态记忆应力促进骨愈合的生物力学基础。方法:实验于2006-01在长海医院进行。利用计算机仿真三维有限元技术,对髋臼记忆内固定系统固定髋臼后壁骨折的生物力学行为进行模拟,BaⅡ型三维有限元模型共划分7946个单元,2520个结点;BbI型三维有限元结构共划分1787个单元,623个结点,单元采用TET4单元;髋臼有限元模型共划分5783个单元,节点数为9863,单元采用10节点四面体三维单元。结果:①变形最大在加压部,BaⅡ型所受最大压应力和张应力分别为228MPa和-24.5MPa,其维持纵向的动态记忆持骨力196N;BbI型所受压应力和张应力分别为108MPa和-4.5kPa,其维持轴向的动态记忆加压力为125.05N,二者皆远小于其极限应力及疲劳极限。②被固定髋臼后壁骨块应力分布均匀,各节点所受应力主要为接近生理载荷的正应力,无论在后壁骨折的上、下及内侧骨折面,骨折断层的应力分布表现为记忆导向孔附近应力较大,为垂直骨折面的压应力(最大压应力7.00MPa),近髋臼窝边缘处骨折面表现为张应力。结论:髋臼记忆内固定系统有良好的耐疲劳与重复使用性,其固定后产生的动态记忆加压应力场,有利于固定髋臼后壁骨折的稳定、预防废用段的发生并促进骨折愈合。     

天鹅型记忆加压接骨器记忆生物力学特性检测

背景:通过记忆生物力学计算和实验测定,分析肱骨骨折和近关节部位天鹅型记忆接骨器的记忆生物力学特性。目的:通过对天鹅型记忆加压接骨器进行力学测定,分析相关记忆生物力学意义。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2001-01/2003-05在解放军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生物工程学院实验室完成。选择死于颅脑损伤的成年男性肱骨20根。方法:分别选取成人尸体湿肱骨,制作骨折模型,包绕压敏胶片后以天鹅型记忆接骨器固定,测定加压支和环抱支固定骨折时的应力值。主要观察指标:①环抱支的压力测量结果。②加压支的测量结果。结果:天鹅型记忆接骨器环抱支与肱骨接触部位的应力范围是2.42～22.68N,而加压支在骨折断面产生的应力较大,应力为13.6MPa左右。结论:天鹅型记忆接骨器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。     

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。     

桡骨远端解剖型记忆聚合器治疗桡骨远端骨折三维有限元分析

目的:探讨桡骨远端解剖型记忆聚合器(anatomicdistalradiusNitinolmemoryconnector,DRMC)治疗桡骨远端骨折的记忆生物力学特性。方法:采用三维建模及有限元方法,分析计算DRMC固定桡骨远端骨折时在骨折断面及周围所产生的应力并构建记忆应力场。结果:桡骨远端DRMC持骨支产生轴向持骨力为14.66MPa,持骨支最大主应力值为40～70MPa,最小主应力值为3～7MPa,而加压支应力值相对较大,为20～40MPa。结论:DRMC在骨折线周围的应力分布合理,轴向持骨力有利于早期骨折稳定,加压支纵向加压及记忆效应的存在,可将被固定的废用段转化为生长段,促进骨折愈合。     

正常人与骨质疏松患者胸腰椎三维有限元模型的建立及分析

目的：基于CT医学图像，建立骨质疏松患者的T11—L3的三维有限元模型，对其生物力学特性进行分析。 方法：实验于2003—09／2004-02在上海大学生物力学研究所完成。选取骨质疏松症患者1例，女，65岁，骨密度值与正常人相比，r值=-2．68〈-2．5。CT扫描证实无脊柱畸形或破坏。应用CT扫描技术、图形数字化方法获取胸腰段的三维坐标，利用ANSYS5．0有限元分析软件等工具建立骨质疏松患者胸腰段的三维有限元模型。 结果：（1）L1椎体在轴向载存800N作用下的应力场分布表明，正常椎体皮质骨、松质骨、终板、纤维环、后部结构的平均应力值高于骨质疏松椎体（分别为1．786，1．542MPa；0．742，0．601MPa；0．839，0．608MPa；0．862，0．554MPa；0．424，0．308MPa）。②从椎体的剖面上观察，外面皮质骨应力较大，里面松质骨应力较小。椎体骨密质的应力集中在近椎弓根附近，松质骨的应力集中在与终板临近的中央部分，后部结构的应力分布不均匀，应力集中在椎弓根、峡部和小关节部分，而横突和棘的应力水平很低。胸腰椎的应力分布规律和人体正常椎体相似。骨质疏松椎体的应力分布规律与正常椎体应力分布相似，相同承载，不过应力比较低，负载规律相一致。两者的应力分布相似，就是数值不同而已。 结论：应用三维有限元法分析骨质疏松椎体的力学特性是切实可行的并能获得独特的信息，结果可信。     

肱骨三维模型的构建及其生物力学意义

背景：肱骨骨折治疗方法多样，但是也常常遗留严重的并发症如骨不连等，尝试采用新的生物力学分析手段，以期为肱骨折、骨不连的功能预后提供新思路。目的：构建肱骨三维模型，并探讨其相关的生物力学意卫。设计：掏建肱骨三维有限元模型。单位：一所军医大学的附属医院骨科和一所大学生命科学与生物工程学院共同开展，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．选择典型的成年男性湿肚骨标本一根。方法：选择湿脏骨标本行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建立肱骨三维横型，主要观亲指标：①构建的肱骨三维有限元模型的生物力学特性。②与实际临床的区别以及主要的相同点。结果：所构建肱骨三维模型，逼真反映肱骨真实解剖态及生物力学行为，同时与CT切片图相对比以判断其精确性。结论：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。     

髌骨骨折镍钛合金丝内固定的生物力学特点

背景：目前临床广泛使用不锈钢丝进行髌骨骨折内固定。根据镍钛合金的超弹性材料特性，设想改用镍钛合金丝进行固定，从生物力学角度，预期可获得更佳疗效。 目的：评价镍钛合金丝环形加“8”字固定髌骨骨折的生物力学稳定性，并与不锈钢丝进行比较。 设计、时间及地点：生物力学分析，于2002-07／2003—03在福建省骨伤研究所生物力学实验室完成。 材料：新鲜、无病变、保留股四头肌肌腱和髌韧带的髌骨，为7名因车祸及其他外伤而截肢的成年男性患者自愿捐献。 方法：股四头肌拉力以50，100，150，200，250，300N加载和卸载两种方式作用于受试髌骨，应用电测法测量不完全横形髌骨骨折未经金属丝固定、钢丝环形加“8”字内固定及镍钛合金丝环形加“8”字内固定后的髌骨前面应力。 主要观察指标：镍钛合金丝内固定和不锈钢丝内固定对髌骨断面的加压作用。 结果：股四头肌拉力从150N增加到300N时，不锈钢丝固定对髌骨骨折断面的加压作用由0．2894MPa剧增至0．4544MPa，增加57．01％；同样情况下，镍钛合金丝固定对髌骨骨折断面的加压作用则仅由0．2270MPa缓增至0．2851MPa，增加25．59％。当股四头肌拉力从300N降至150N时，不锈钢丝固定对髌骨骨折断面的加压作用由0．4365MPa骤减至0．2448MPa，减少43．91％；而镍钛合金丝固定对髌骨骨折断面的加压作用则仅由0．2316MPa减至0．1737MPa，减少25．00％。 结论：与不锈钢丝固定相比，镍钛合金丝固定能对髌骨骨折断面提供持续的、小幅变化的加压作用。     

膝关节后交叉韧带的拉伸力学性质

目的：后交叉韧带在保持关节面的生理压力方面起着重要的作用。实验观察了新鲜成人尸体膝关节后交叉韧带的拉伸力学性质，拟为人工韧带材料的研制提供生物力学实验参数。方法：实验于2005-06／2006-06在吉林大学力学实验中心完成。实验所用10个标本均由北华大学解剖教研室提供，年龄20～30岁。标本于死者死亡后1．0～2．0h解剖取下后交叉韧带，每个标本切取2个试样，共20个试样，将试样夹持在自制的软组织专用夹具上，将夹具装在电子万能试验机上、下夹头内。驱动机器对试样施加拉应力，直至试样断裂。结果：得出拉伸最大载荷为（364．8±78．8）N、应力为（19．19±4．12）MPa、应变为（18．6±2．0）％，弹性模量为（267．5±35．4）MPa。对实验数据以多项式进行拟合，得出了后交叉韧带应力应变关系表达式如下：σ（ε）=0．00040-0.01611ε＋0．22816ε^2-0．41753ε^3＋0．80475ε^4结论：后交叉韧带具有良好的拉伸力学性能，其为黏弹性材料。