正常人足踝部有限元模型的构建研究

目的 研究足踝部有限元模型的构建方法,为足踝部生物力学提供一个数字化研究平台. 方法 获取一名30岁男性志愿者的右足螺旋CT扫描图像,利用Mimics软件重建出足踝部28块骨骼及外围软组织的三维结构,通过Solidworks处理后导入Ansys的Workebench模块,建立足踝部三维有限元模型.在模型中还通过解剖和文献数据模拟建立各关节软骨、韧带、跖筋膜、小腿骨间膜,然后模拟踝关节正常站立状态下受力,选择相应边界条件进行加载分析. 结果建立了一个包含骨与外围软组织等复合结构的正常人体右足三维有限元模型,相埘客观地反映了人体足踝部的基本解剖结构和力学特性.模拟人体站立状态垂直加载600 N载荷于胫骨下端的上截面,踝关节胫骨下关节面应力主要分布于中部及前外侧,最大应力为3.97 MPa,平均接触应力为1.52 MPa,接触面积为343.6 mm~2. 结论本研究所建立的止常人体足躁部三维有限元模型经验证结果可靠,可进一步用于足踝部损伤的研究.     

积极开展足踝部创伤的临床研究北大核心CSCD

足踝部创伤临床上非常常见,手术例数在很多医院的创伤骨科中能占到1／3左右。过去,很多医院对足踝部创伤重视程度不够,以踝关节骨折为例,经常是住院医师或是低年资的主治医师完成手术,由于对踝关节骨折的复杂程度认识不足,处理不当而导致严重的后遗症。近年来,随着足踝创伤研究的深入,大家对它的认识也越来越深刻。目前,在足踝部创伤领域,既有共识,也存在很多争议。     

腰椎椎弓峡部裂的应力分析

[目的]探讨腰椎椎弓峡部裂发病的力学因素，为治疗与预防腰椎峡部裂提供参考。[方法]采用三维有限元方法建立完整的脊柱腰段（L1-5）有限元模型，分析7种不同姿势下腰段脊柱椎弓峡部的应力分布情况。[结果]各椎弓峡部应力值由L1-5逐渐增大，椎弓峡部在前屈、后伸位均出现明显的应力集中，其中后伸位时应力值最大。[结论]椎弓峡部裂的发生是峡部长期高应力刺激的结果，而且与腰椎后伸关系最为密切。     

第二届足踝创伤后遗症国家级学习班通知

上海市第六人民医院骨科定于2015年月6月11~14日在上海举办第二届全国足踝创伤后遗症诊治新进展学习班。学习班由国内、外知名足踝外科和创伤骨科专家授课,内容将涵盖足踝部陈旧骨折的处理如陈旧性pilon骨折、陈旧踝关节骨折、陈旧跟骨骨折、陈旧距骨骨折、陈旧中足骨折等,以及踝、后足与中足创伤性关节炎的融合和非融合技术,涉及足踝部解剖、手术入路、手术技巧和术后处理等。培训形式将采用理论授课、手术和录像示教、小组病例讨论等多种模式,亦欢迎学员提供疑难     

踝部骨折不同内固定方式的生物力学研究与临床应用

为了临床选择有效的内固定方式提供实验依据。用21具新鲜尸体踝部标本,制成三种骨折模型,用4～5种常用内固定方式置于WD-10E万能电子力学试验机上,测定每种内固定抗剪切、抗扭转强度并进行比较。钢板及加压螺丝钉固定强度大,普通螺丝钉及克氏针固定强度小。临床手术171例中129例平均随访4.2年。优良率分别为:加压螺针为90.2％、钢板87.5％、张力带87.5％,普通螺钉76.2％,克氏针77.1％。认为加压螺钉内固定具有创伤小、固定确切的特点,是一种安全可靠的方法。     

足踝部损伤的研究进展

足踝部损伤发病率高、机制复杂、并发症发生率高,一直是骨科领域的研究热点。关于足踝部损伤的研究每年都在更新,临床医生应该不断学习新的技术和理念,在处理足踝部损伤时,做到以最小的手术创伤、最简单的治疗方法和最低的诊疗成本为患者取得最佳的治疗效果。     

不同体位骶髂关节周围韧带应力分布的三维有限元研究

目的：研究在不同体位骶髂关节周围韧带的应力分布与作用。方法：建立骶髂关节与骨盆的三维有限元模型，模拟单腿站立位、双腿站立位和坐位等三种工况，计算关节周围韧带的应力分布。结果：坐位、双腿站立位和单腿站立位三者中，以单腿站立位时骶髂关节周围韧带的应力值为大，坐位晨骶髂关节周围韧带应力最小，提示坐位有利于骶髂关节的休息，而单腿站立位易造成骶髂关节的疲劳。结论：本研究结果提示骶髂关节周围的韧带通过提高张力水平，在维持关节的不同体位、阻止脱位的趋势方面具有重要意义。     

足踝部创伤术后并发下肢深静脉血栓和（或）肺栓塞的临床研究进展

深静脉血栓（deep vein thrombosis,DVT）和肺动脉栓塞（pulmonary embolism,PE）是骨折外伤和术后可能影响患者康复的重要问题,有较高的发病率和死亡率。静脉血栓栓塞症（venous thromboembolism,VTE）发生风险方面的研究很多,大多是关于下肢大关节（髋、膝关节）置换术后和髋部骨折术后的文献[1-11]。     

下颌骨髁突囊内骨折不同内固定方式下的应力分布

目的：研究小型钛板和拉力螺钉两种不同内固定方式治疗下颌骨髁突囊内骨折时局部的应力分布情况,从理论上探讨髁突囊内骨折最理想的内固定方式。方法：通过建立下颌骨囊内骨折三维有限元模型,并在此模型基础上模拟下颌骨囊内骨折,在同样的约束及载荷条件下分析小型钛板固定及拉力螺钉固定方式下各自的应力分布情况及骨折断端间相对位移情况。结果：小型钛板和拉力螺钉固定方式均可起到稳定骨折断端的作用,但小型钛板固定方式下其自身及固定螺钉均有着明显的应力集中,应力主要集中于骨折断端附近。结论：拉力螺钉内固定方式较小型钛板固定方式更有利于形成可靠的内固定环境,小型钛板内固定时在骨折愈合早期更应注意下颌制动并避免大的咀嚼力量。     

轴向应力促进胫骨骨折愈合的三维有限元力学参数优化研究

目的通过有限元方法建立胫骨骨折愈合仿真模型,利用有限元分析不同频率与大小组合的轴向应力促进骨折愈合过程,以期获得最佳理论参数。方法对一名健康志愿者胫骨进行CT扫描,通过Mimics、Geomagic、Abaqus等有限元软件建立胫骨骨折钢板内固定实体模型;观察胫骨骨折愈合过程中骨痂内部应力、应变及骨折端位移,比较骨折愈合仿真所获得的愈合模式图及骨痂单元数变化。结果通过有限元分析计算了胫骨骨折间隙内骨痂组织的应力、应变及位移,观察分析200 N、1 Hz组合参数分化的成熟骨组织细胞单元数是最多的。结论建立胫骨骨折愈合的三维有限元模型,通过三维有限元分析所获得的200 N、1 Hz为最佳理论参数组合,为临床个体化促进胫骨骨折愈合提供理论依据。     

不同体位骶髂关节周围韧带应力分布的三维有限元研究

目的　研究在不同体位骶髂关节周围韧带的应力分布与作用。方法　建立骶髂关节与骨盆的三维有限元模型 ,模拟单腿站立位、双腿站立位和坐位等三种工况 ,计算关节周围韧带的应力分布。结果　坐位、双腿站立位和单腿站立位三者中 ,以单腿站立位时骶髂关节周围韧带的应力值为大 ,坐位时骶髂关节周围韧带应力最小 ,提示坐位有利于骶髂关节的休息 ,而单腿站立位易造成骶髂关节的疲劳。结论　本研究结果提示骶髂关节周围的韧带通过提高张力水平 ,在维持关节的不同体位、阻止脱位的趋势方面具有重要意义     

数字化建模对老年骨质疏松椎体压缩性骨折PVP的应用研究

目的 应用有限元数字化建模分析法探讨经皮穿刺椎体成型术治疗老年骨质疏松椎体压缩性骨折时病椎注射骨水泥后应力分布的变化.方法 筛选老年骨质疏松L2椎体压缩性骨折患者7名,病椎双侧分别注射6 mL的骨水泥,分析手术前后CT.利用有限元分析方法,建立L2病椎及相邻椎体手术前后的有限元模型.结果 骨水泥注射后上下终板的应力均增加,应力主要分布区域为椎体中部,随着骨水泥容量增加,L2上终板、下终板应力分布术后较术前集中,但应力值无明显增加(P＞0.05).结论 有限元数字化建模可以有效分析老年骨质疏松椎体压缩性骨折PVP生物力学的改变,注入较小剂量骨水泥不足以引起由于应力集中而造成相邻椎体骨折,较小剂量的骨水泥注入是安全有效的.     

有限元分析用于水平截骨颏成形术固定方式的生物力学研究

目的应用三维重建和有限元分析的方法探究不同内固定方式对水平截骨颏成形术的影响, 寻找生物力学最佳的固定方式。方法采集1例小颏畸形患者头颅螺旋CT数据, 通过Mimics、Geomagic Studio、Solidworks、Ansys Workbench等软件重建下颌骨三维模型和内固定装置, 模拟手术截骨, 并分别采用4种内固定方法(单纯H形钛板固定、3根拉力螺钉固定、H形钛板联合双侧直形钛板固定、H形钛板联合双侧拉力螺钉固定)进行固定, 通过有限元分析测试在相同载荷条件下各固定方式的形变和应力分布差异。结果 H形钛板联合双侧拉力螺钉固定的效果最均衡, 整体位移小(0.033 2 mm), 内固定材料和游离骨段应力集中小(分别为59.79 MPa和4.69 MPa), 区域应力小[内固定材料等效应力组间比较时, 除与3根拉力螺钉固定方式相近(P>0.05)外, 明显小于另2种固定方式(P<0.01);游离骨段等效应力组间比较时, 除与单纯H形钛板固定方式相近(P>0.05)外, 明显小于另2种固定方式(P<0.05)]。结论水平截骨颏成形术使用H形钛板联合双侧拉...     

数字化建模在老年骨质疏松椎体压缩性骨折椎体成形术的应用研究

目的 应用有限元数字化建模分析法探讨PVP治疗老年骨质疏松椎体压缩性骨折时病椎注射骨水泥后应力分布的变化情况。方法 筛选L2椎体骨折老年骨质疏松压缩性骨折患者7名,病椎双侧分别注射6ml的骨水泥,分析患者术前、术后CT。利用有限元分析方法,建立各病椎及相邻椎体的术前、术后的有限元模型。结果 骨水泥注射后上下终板的应力均增加,应力主要分布区域为椎体中部,随着骨水泥容量增加,上、下终板应力区域增加。结论 有限元数字化建模可以有效分析老年骨质疏松压缩性骨折PVP生物力学的改变。     

脊柱胸腰段应力分布与骨折相关性的三维有限元分析

【摘要】 目的：观察脊柱胸腰段骨折与椎体骨性结构及韧带间应力分布的相关性,探索脊柱胸腰段椎体骨折的力学机制。方法：招募8名健康男性青年志愿者,行脊柱全长X线片和CT检查排除脊柱畸形、肿瘤及骨病,对脊柱各椎体及股骨行骨密度测定排除骨质疏松。均行自T11椎体上终板至L2椎体下缘CT薄层扫描,将8名志愿者CT图像参数导入ABAQUS 2016软件中进行标准化,并进行有限元网格化构建。应用MIMICS 17.0、GEOMAGICS 15.0和PRO/ENGINEER 5.0软件处理,建立脊柱胸腰段有限元模型,测量模型相关参数,并验证模型有效性。在T11椎体上终板上加载竖直轴向载荷500N、附加扭矩10N·m模拟垂直压缩、前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转7种运动状态,使用ABAQUS软件对有限元模型7种运动状态下的应力分布特点及变化规律进行分析,观察应力分布与脊柱胸腰段骨折的相关性。结果：建立的三维有限元模型共有309583个节点和428760个单元,包括4个椎体、3个椎间盘、前纵韧带、后纵韧带、横突间韧带、棘间韧带等结构。7种运动状态下的数据与文献报道的数据无明显偏差,模型有效。T11~L2椎体椎弓根截面积分别为135mm2、154mm2、105mm2、139.2mm2。应力云图结果显示各运动状态下高应力区存在于椎体的松质骨、椎弓根及其周围骨皮质。在垂直压缩状况下,T12椎体所受应力最大（617.4MPa）,前屈状态下T11所受应力最大（200.7MPa）,后伸、左右侧屈和左右旋转状态下L1椎体所受应力最大（314.2MPa、574.4MPa、626.2MPa、641.3MPa、527.1MPa）,且前屈体位时椎体所能承受的应力最小,左旋转时所能承受的应力最大。垂直压缩状况下T12椎体发生骨折, 前屈状态下T11发生骨折伴韧带损伤,后伸、左右侧屈和左右旋转状态下L1椎体发生骨折伴韧带损伤。骨折发生时,前纵韧带在后伸、左右侧屈状态下存在高应力区,后纵韧带在前屈状态下存在高应力区,横突间韧带和棘间韧带在前屈、左右侧屈、左右旋转状态下存在高应力区。结论：在构建包括重要韧带、椎间盘等软组织结构的脊柱胸腰段三维模型中,椎体松质骨、椎弓根及其周围骨皮质、韧带均存在高应力区,不同状态下所受应力最大椎体不同,发生骨折的椎体和韧带损伤也不同;L1椎弓根截面积最小,最易发生骨折。     

骨质疏松性椎体骨折骨水泥强化术后骨水泥不同分布位置的三维有限元分析

目的 采用三维有限元分析研究骨质疏松性椎体骨折骨水泥强化术后骨水泥不同分布位置的生物力学改变.方法 选择6例健康成人志愿者,将其腰椎薄层CT平扫数据导入Mimics软件中,建立L1椎体骨质疏松性模型及前方、后方、右侧方填充骨水泥模型共4组.将模型导入Ansys软件中进行压力载荷模拟,记录角位移及最大压力.结果 站立位、...     

A型肉毒毒素辅助额部皮肤软组织扩张的生物力学研究

目的:通过动物实验探讨A型肉毒毒素注射后额部扩张皮瓣的生物力学性能的变化规律,以期为临床应用提供理论依据。方法:选用白色实验小型猪,在其胸腹部两侧用作网格样标记,一侧注射A型肉毒毒素,对侧注射生理盐水对照,两侧置入200ml扩张器,注水完成后切取全层扩张皮瓣作为试件,在I ns t r on4302万能材料试验机上对皮瓣试件进行应力-应变、应力松弛和蠕变实验。结果:实验组皮瓣的粘弹性比对照组的好,更接近于未扩张皮瓣;在同样的松弛时间内,实验组皮瓣比对照组更容易松弛;在相同的应力作用下,相同的时间内,实验组皮瓣的蠕变量要小于对照组。结论:注射A型肉毒毒素后,可以使扩张皮瓣的粘弹性增强,更接近于未扩张皮瓣,扩张器注水量增加,注水间隔缩短,在相同注水量下扩张面积增加。     

二维透视导航与三维透视导航在骨盆骨折手术中应用的模型研究

目的在骨盆模型上比较二维透视导航与三维透视导航在骨盆骨折螺钉置入手术中的应用价值,为指导临床应用提供参考数据。方法在10个骨盆模型上分别采用二维透视导航与三维透视导航的手术方式对双侧耻骨支、坐骨支及骶髂关节置入空心钉,记录60次操作的相关数据。结果二维透视导航手术的平均用时为(45.2±4.6)min,其中设备注册时间(1.6±0.3)min,获取图像时间(8.9±1.0)min,置入螺钉时间(26.6±2.5)min。置入螺钉长度平均为(87.7±11.4)mm,螺钉进入关节腔1次。三维透视导航手术的平均用时为(54.8±3.0)min,其中设备注册时间(1.5±0.3)min,获取图像时间(13.1±1.8)min,置入螺钉时间(26.4±2.4)min。置入螺钉长度平均为(93.7±8.5)mm,没有螺钉进入关节腔。结论导航下行骨盆螺钉固定的手术方式可以提高手术精确度,降低术后并发症的产生。相对于二维透视导航手术,三维透视导航手术虽然延长了手术时间,但为手术提供了更多的帮助,可以在数分钟时间内重建出多平面的三维影像,能使手术医师在第一时间获得骨折复位和内固定的重要信息,特别在骨盆手术中,能为准确置入尽可...     

股骨粗隆间骨折术后步行状态的生物力学特性

目的：研究单臂外固定架治疗股骨粗隆间骨折术后步行状态的生物力学特性。 方法：将 CT 数据文件经Simpleware 软件进行三维重建处理,得到股骨及外固定架的三维几何模型。在 Anybody 软件中建立正常人体股骨模型,并与股骨外固定架模型（stl 几何模型）一同导入 Geomagic Studio 软件中,将两组模型进行比对配准。将配准好的股骨外固定架模型导入 Anybody 软件中,通过 Simpleware 得到的网格模型（inp 格式）导入到 Abaqus 软件中,分析 1 个步态周期的应力分布情况。结果：以左侧为例,术后在行走过程中较大应力发生在不锈钢钉与股骨的连接处以及不锈钢钉与固定架的连接处,整体未见明显应力集中现象,在典型步态右足趾离地和左全足底着地中产生较大应力,在左足跟着地、右足跟着地产生一定应力集中现象,左足趾离地时应力最小。结论：单臂外固定架治疗股骨粗隆间骨折,安全、有效,符合人体步行状态的生物力学要求。