髋臼骨结核三维有限元模型建立及力学分析

目的：建立人体髋臼骨结核三维有限元模型,探讨其生物力学变化。方法：通过正常髋关节CT数据,利用Mimics软件和ANSYS有限元软件,建立正常髋关节及髋臼结核三维有限元模型,进行加载分析髋关节各主要部分峰值Von Mises应力变化。结果：通过加载分析结果显示,髋臼顶部、髋臼中心部、髋臼前部、髋臼后部骨结核与正常髋关节相比,髋臼软骨下骨峰值Von Mises应力依次增加84%、3%、21%、67%;髋臼软骨峰值Von Mises应力,依次增加31%、17%、20%、28%;股骨头软骨峰值Von Mises应力,依次增加30%、17%、6%、23%;股骨头软骨下峰值Von Mises应力,依次增加15%、7%、1%、11%。结论：髋臼骨结核可导致髋关节各部分生物应力分布改变。     

人工桡骨头置换治疗伴有肘关节不稳的桡骨头陈旧性骨折1例临床分析与探讨

目的探讨人工桡骨头置换治疗伴有肘关节不稳的桡骨头陈旧性骨折的疗效。方法选取桡骨头陈旧性骨折致肘关节不稳定病例1例,采用人工桡骨头置换方法。结果术后随访6个月时间。术后无感染,无假体松动,术后发生肘关节及内髁疼痛。结论人工桡骨头置换治疗因桡骨头陈旧性骨折引起的肘关节不稳定的方法之一,术前系统检查及评估肱骨小头关节面有无损害及术中探查修复侧副韧带及术前评估是非常必要的。     

桡骨头切除对肘关节远期稳定性影响的临床研究

目的:探讨桡骨头切除对肘关节远期稳定性的影响.方法:对单纯行桡骨头切除的30例桡骨头粉碎骨折患者作长期随访,分别从临床指标及放射学指标两方面进行评估.结果:术后随访2～10年(平均5.5年),桡骨头切除后会出现较多的并发症,如肘、腕关节疼痛(占66.7%及40%),前臂旋转功能障碍(占40%),桡骨干上移、侧移(占30%),肘、腕关节骨性关节炎(占76.7%及60%),下尺桡关节脱位或半脱位(占26.7%)等.结论:临床上要重视桡骨头粉碎性骨折的治疗,桡骨头切除会出现较多的并发症,应慎重选择,不可作为单纯性桡骨头骨折的首选方法.     

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.     

手术治疗肘关节恐怖三联征临床研究

目的:对手术治疗肘关节"恐怖三联征"临床相关问题进行分析探讨.方法:我院2007年2月至2010年4月骨科收治肘关节"恐怖三联征"患者23例,15例患者行肘外切口,8例患者行肘外侧并肘内侧手术入路,粉碎性桡骨小骨头骨折采用微型螺钉联合EC医用胶固定,冠状突骨折采用螺钉加以固定.结果:随访6-36个月,平均13.6个月,术后患者骨折全部愈合;其中3例患者术后出现损伤性关节炎,患肘经活动疼痛感较为明显;4例患者有桡背侧2个手指麻木,本组患者均行外侧副韧带、伸肌总键修复;肘关节屈伸度平均117度,Mayo评分优16例,良6例,可1例.结论:肘关节恐怖三联征治疗以重建肘关节同心圆中心复位以及稳定性为重点进行治疗可提高并保证患者预后,同时注意手术并发症的发生.     

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．     

尺骨冠状突骨折合并肘关节后脱位有限元模型的建立与分析

目的：建立尺骨冠状突骨折合并肘关节后脱位的有限元模型,并对肘关节后脱位在关节稳定性方面的影响进行数字化研究。方法：建立正常肘关节-前臂（IEJF）有限元模型与尺骨冠状突骨折肘关节-前臂（FUCF）有限元模型。采用压缩、屈曲两组生理荷载（每组3种幅值）,进行计算、验证和应力分析。结果：建立了结构完整的IEJF与FUCF有限元模型,并对模型进行验证,情况与临床实际符合。计算得出FUCF有限元模型较IEJF有限元模型桡骨头出现了严重的应力集中现象,不同压缩荷载作用下的肘关节纵向压缩位移与不同屈曲力矩导致的屈曲角都有所增加。结论：尺骨冠状突骨折及肘关节后脱位对肘关节-前臂纵向不稳有一定程度的影响。本研究所构建的肘关节-前臂有限元模型对尺骨冠状突骨折合并肘关节后脱位的临床稳定性评估研究及手术治疗方案的制定具有一定的参考价值。     

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。     

仿生种植牙三维有限元模型的建立

目的：建立成人上颌中切牙的仿生种植三维有限元模型,探讨仿生种植牙的生物力学特性.方法：以成人上颌中切牙为标本,通过螺旋CT扫描和计算机图像处理技术,获取中切牙各截面的轮廓坐标数据,再通过CAD技术进行单元网格的自动划分,形成SuperSAP模型数据文件,输入到SuperSAP93有限元专用分析软件后建模.结果：建立了有效的仿生种植牙三维有限元模型.结论：模型的几何相似性、生物力学相似性均佳,可用于仿生种植牙的生物力学研究.     

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.     

用于电阻抗断层成像的脑部三层有限元模型构建与仿真

在电阻抗断层成像技术研究过程中,人体准确模型的构建和仿真对分析各种生理病理因素影响,评估成像算法质量等具有重要的价值。目前大多数电阻抗成像模型和仿真都采用二维简单模型,难以完成一些三维因素的准确仿真和研究。针对这一问题,本文提出了一种用于电阻抗断层成像的脑部三层有限元模型构建与仿真方法。首先,通过COMSOL建立脑部有限元仿真模型,然后联合运用MATLAB和COMSOL实现电阻抗断层成像的仿真。仿真结果表明,本文方法可以快速实现复杂模型的构建和仿真,该模型将来可用于脑部成像的研究。     

人工桡骨头置换治疗成人桡骨头粉碎性骨折的研究

目的 探讨桡骨头粉碎性骨折行人工桡骨头置换的早期疗效.方法 回顾性分析2007-2010年,11例桡骨头粉碎骨折患者应用LINK单极金属桡骨头置换假体行人工桡骨头置换术的疗效.肘关节功能以BrobergMorrey肘关节功能评分进行评定.结果 随访时间平均24.5个月.本组平均手术时间104 min,平均失血量180ml.肘关节评分:优7例,良2例,可1例,差1例,肘关节屈伸范围82.3°～161.4°,前臂最大旋前60.5°,最大旋后74.3°,无脱位及感染发生.结论 人工桡骨头置换治疗桡骨头粉碎性骨折简便易行,早期临床效果良好.     

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者的下颌骨和颞下颌关节三维有限元模型的构建

目的建立阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea symdrome,OSAHS)患者的下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)的三维有限元模型,为治疗OSAHS从颞颌关节方面提供参考依据.方法对OSAHS患者颞颌关节及上气道行薄层CT扫描,获得OSAHS患者颞颌关节及上气道DICOM格式的图像信息,采用Mimics三维建模软件、Imageware逆向工程学软件、Ansys有限元分析软件建立的三维有限元模型.结果建立了OSAHS患者下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)的三维有限元模型,共得到949 850个单元,932 932个节点.既能精确显示其三维空间结构和形态,又可以模拟下颌前移式口腔矫治器治疗OSAHS,为进一步研究此类方法治疗OSAHS从颞颌关节方面提供参考依据.结论建立准确、可行、灵活模拟操作的OSAHS患者下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)三维有限元模型,为临床治疗OSAHS从颞颌关节方面奠定基础.     

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。     

膝关节周围韧带三维有限元模型的建立

目的建立膝关节周围韧带的三维有限元模型,探讨膝关节韧带建模途径。方法选取一无病理改变的膝关节节段标本作为研究对象。首先精细解剖出膝关节周围韧带,用金属线圈标记,止点采用钻孔标记,其中前、后交叉韧带按不同功能束分别解剖并标记;然后进行CT扫描,层厚0.625 mm,应用Mimics软件对数据进行三维重建;最后将数据导入ANSYS有限元软件中,建立膝关节周围韧带三维有限元模型。结果所选膝关节周围韧带三维有限元模型包括了股骨节段、胫骨节段、前交叉韧带两个功能束、后交叉韧带两个功能束、内侧副韧带和外侧副韧带,总单元数235 879,总节点数69 997。结论研究所建立的膝关节韧带有限元模型形态逼真,能真实反映膝关节骨外形和韧带三维结构,为进一步分析膝关节周围韧带损伤的发病机制奠定了基础。     

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.     

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。     

伤椎椎弓根螺钉内固定治疗胸腰段椎体压缩骨折的三维有限元分析

目的：构建脊柱胸腰椎单纯压缩性骨折的三维有限元模型,探讨伤椎椎弓根螺钉内固定治疗胸腰段椎体压缩骨折的应力情况,为临床选择有效的内固定方法提供理论依据。方法：选取一无慢性腰背痛及胸腰椎外伤史的青年志愿者,利用CT扫描的Dicom数据图像和Simpleware5．0软件建立T12-L2椎体三维模型,模拟L1椎体骨折,并分别模拟联合伤椎置钉固定（有横连和无横连）两种治疗方法,将两种模型分别导2kAbaqus6．9有限元分析软件,加载750N压力,ION·m扭矩载荷。结果：在轴向压缩状态下,腰椎骨折内固定后的应力分布发生变化,钉棒系统成主要应力集中部位。钉棒系统有无横连差异无统计学意义（P〉0．05）。在扭转状态下,横连系统的应力主要集中在连接杆上,而无横连的应力主要集中在钉棒系统下段螺钉上,钉棒系统有无横连差异有统计学意义（P〈O．05）。在屈曲状态下,应力主要集中在钉棒系统下段螺钉上,钉棒系统有无横连差异有统计学意义（P〈0．05）。结论：有横连的六螺钉椎弓根螺钉系统置入可以优化内固定的载荷,减少断钉率。