应用自适应骨重建理论研究股骨头缺血性坏死囊变引起的骨密度改变

目的探讨股骨头缺血性坏死囊变对骨密度分布的影响。方法采用Weinans-Huiskes骨重建模型,运用有限元分别计算正常股骨头及囊变股骨头骨密度分布。结果 (1)模拟生成了正常股骨上段内侧压缩小梁束M、横向张力小梁束L、粗隆间的斜向小梁束I和Ward三角。(2)如果发生一个原发囊变,则原发囊变区外下方会出现继发囊变区,且继发囊变区骨的密度将随原发囊变区体积的增大而急剧减小。囊变还将改变股骨的承重桁架系统。结论 (1)Wolff定律与现代拓扑优化理论是吻合的;(2)股骨头缺血坏死出现囊变后,应及时治疗以阻止继发新的囊变和股骨头塌陷的产生。     

不同角度和牵引力对腰椎间盘作用的实验研究

为研究不同节段腰椎间盘突出的最佳牵引角度和牵引力 ,采用光弹实验方法与三维有限元计算法相结合 ,测算在前屈位和后伸位不同角度和不同重量牵引时 ,腰椎间盘各部应力值。结果显示随着牵引角度加大和牵引重量的增加 ,腰椎间盘各部拉应力逐渐加大。当角度大于 3 0°时 ,前屈位 L5～ S1 椎间盘前部变为压应力作用 ,而后伸位是椎间盘后部变为压应力 ;角度大于 2 5°时 ,前屈位 L3～ 4、L4～ 5椎间盘前部变为压应力作用 ,而后伸位是椎间盘的后部变为压应力。说明对 L5～ S1 、L4～ 5、L3～ 4椎间盘产生最佳效果牵引角度应是前屈位的 3 0°、2 5°、2 5°     

敲击响应法及其用于骨密度测定的原理

为探索检测骨骼密度的新方法,根据波的传播原理,采用实验力学的敲击响应法,使用敲击小锤、传感器、放大器、瞬态波形存储器等,对生理状态下人体胫骨中的波传播速度进行测试。结果表明,实验可重复性好,对骨密度的分辨率高,能有效判断早期骨密度改变。     

髓芯减压空洞充填材料对股骨头应力的影响

目的探讨充填骨材料的弹性模量对股骨头内应力分布的影响。方法取成年男性正常股骨标本一具,经层厚2.0mm的螺旋CT扫描得各断面图像,输入计算机识别和提取股骨轮廓并行三维重建,导入ANSYS9.0进行前处理,依骨材料弹性模量及配比的不同,建立5种骨模型,按生理状态下股骨力载荷的三维空间分布,施加髋关节反力、外展肌力、髂腰肌力和股外侧肌力,分别计算股骨头内应力分布情况。结果植入高弹性模量的骨材料,软骨下骨板最大应力值下降;植入低弹性模量的骨材料,软骨下骨板最大应力值则上升。高、低两种弹性模量骨材料的植入都在界面产生应力集中。采用梯度法将植入材料作为功能梯度材料,按弹性模量的大小分层,界面应力集中大大下降。结论用梯度法的高弹性模量骨材料植入能有效降低软骨下骨板及骨板下松质骨的应力,大大降低分界面应力集中,从而有效防止股骨头塌陷。     

跖、趾骨应力的生物力学分析

目的:研究行走状态下跖骨所受应力的大小和分布,为跖骨疲劳性骨折及缺血性坏死的预防及治疗提供参考。方法:采用电阻应变测试方法,使用YD-21型动态电阻应变仪,进行跖骨应力测试与力学模型计算。结果:第2跖骨承受地面压力最大,且第2跖骨承受最大弯曲应力及最大的剪力;第1跖骨承受的轴向力最大。提示第2跖骨承受的最大弯曲应力可能是该骨疲劳性骨折及缺血性坏死发生的主要原因。     

林如高杉木小夹板应力遮挡的研究

运用静态应变测量法研究林如高杉木小夹板等４种材料小夹板固定下的应力遮挡问题。结果显示在轴向拉力加弯曲力矩作用下，林氏杉木小夹板应力遮挡为２８．３５％。在扭矩作用下，应力迹挡为２３．５３％。在本组４种材料中小夹板最汴。表明林氏杉木小夹板能有效地降低应力遮挡，促进骨折愈合。