有限元分析LISS-DF治疗股骨远端骨折近端螺钉单双皮质不同组合固定方式的应力分布

背景：如何确定LISS-DF近端螺钉单双皮质合理搭配的固定方式,以便达到骨折两端螺钉固定强度的相对平衡,降低锁定钢板、螺钉和骨皮质之间的剪切应力,避免螺钉的应力集中,产生更有效的治疗结果是避免内固定失败的关键。目的：对LISS-DF钢板治疗股骨远端骨折近端螺钉单双皮质不同组合的固定方式进行有限元分析及力学评价。方法：在ANSYS9.0软件中建立LISS-DF钢板固定股骨远端骨折（AO/OTA33-A3型）的实体模型和有限元模型。在近端螺钉单、双皮质不同组合固定方式下,通过模拟生理应力做轴向加压、扭转实验,同时评估近端螺钉的应力变化。结果与结论：在16种不同组合方式中,当近端螺钉组合为1,3单2,4双皮质固定时,近端4枚螺钉的应力均值最小为24.21975N,同时剪切应力均值亦为最小,位移变化与其他组合固定方式相当且均较小。提示近端螺钉靠近骨折端处双皮质固定,其余螺钉依次单双皮质交替固定时,LISS-DF系统应力分散,抗拔出和抗扭转效果好,从而减少钢板螺钉早期的松动脱落。     

记忆加压接骨器用于肱骨骨折时环抱支压力的估算与实验

目的通过理论计算与实验测定记忆加压接骨器固定于肱骨时环保支提供的应力环境，为接骨器的进一步改进以及肱骨的受力分析奠定基础。方法采用生物力学中的莫尔定理首先估算环保支的压力范围，然后选用压敏胶片进行实验测定。结果计算结果显示环保支发生最大形变时提供的作用力为24N，与实验测定的最大压力22．68N十分接近。结论压敏胶片对于压力敏感，可以根据颜色的变化判断压力水平，容易操作，且不影响接骨器固定于肱骨后环保支的变形，这就保证了实验的准确性。理论计算与实验结果基本一致，计算与实验均具有一定的可靠性。     

牙齿咬合三维有限元应力分析中的若干问题

在牙齿咬合的定置模拟分析中,有限元法起着关键的作用。有限元法计算结果正确与否,完全取决于物理参数的确定、边界条件的设置和单元网格的划分是否正确要当。由于有限元分析的软件已经相当成熟,物理参数边界条件的设置与改变比较方便,只有有限元网格的选取与划分是有待解决的问题,尤其是对于由多材料组成的复杂三维结构。鉴于常用的8节点六面体、20节点等参元等类型单元在单元退化时有限元软件强加的严格限制,我们采用了四面体单元来划分单元网格。该类型单元不存在单元退化,因而具有最强的单元适应性,充分适应了牙齿结构的多材料…     

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.     

两种第二趾切取游离移植对供足足底应力影响的生物力学研究

目的 探讨第2足趾切取游离移植对供足足底应力的影响.方法 取6具正常成人新鲜尸体足标本,根据不同状态分3组:完整组(A组)、第2趾截除(保留跖骨头)组(B组)及带部分跖骨的第2趾截除(跖骨远l/3处)组(C组).应用电子万能试验机以2 mm/min的速度从胫骨远端施加轴向压载,加载载荷分别为0、600、1200 N.通过F-Scan足底压力测量系统检测足底应力变化,并对数据进行统计学分析.结果 足底应力随轴向压载的增加而增大.A组(足母)指及5个跖骨头的峰值压强以第2跖骨头最大,600 N垂直载荷时为(37.33±7.34)kPa,1200 N垂直载荷时为(112.33±10.33)kPa.同一载荷下,A组与B组的(足母)指及5个跖骨头的峰值压强差异均无统计学意义(P>0.05).同一载荷下,A组、B组分别与C组比较,(足母)指及5个跖骨头的峰值压强差异均有统计学意义(P<0.05).结论 第2跖骨的完整对足底应力正常分布及维持足弓具有重要意义.保留跖骨头的第2趾切取对供足足底应力分布影响较小,带部分跖骨的第2趾切取可导致供足足底应力的异常分配.     

LISS钢板治疗股骨远端骨折有限元建模及分析

目的 建立LISS-DF治疗股骨远端骨折近端螺钉不同单双皮质固定的三维有限元模型,并进行初步生物力学分析.方法 提取CT图片相关数据,利用自行编写程序生成命令流文件,建立完整股骨以及16个不同LISS-DF治疗股骨远端AO分型33-A3型骨折的实体模型(钢板和股骨不接触、螺钉分别固定于钢板和股骨),进行网格划分.分析不同载荷作用下完整股骨和LISS钢板近端螺钉全双皮质固定治疗骨折的模型受力状况.结果 建立了相关的有限元模型.不同载荷作用下,LISS钢板近端螺钉全双皮质固定模型和完整股骨的应力集中均位于股骨颈内侧和股骨干外侧中下1/3处.相同载荷作用下,LISS钢板近端螺钉全双皮质固定模型的股骨颈部最大等效应力值略减小,股骨干最大等效应力值明显减小.结论 研究建立的三维有限元模型,为应用LISS治疗股骨骨折的生物力学分析提供了良好的实验平台和基础.从生物力学角度而言,LISS-DF近端螺钉全双皮质固定为治疗股骨远端复杂骨折的有效方法.     

坐位骶髂关节面应力分布的三维有限元研究

目的 模拟研究成人正常静态坐位骶髂关节面的应力分布。方法 建立骶髂关节与骨盆三维有限元模型,且骶骨上面加载,双侧坐骨结节为支撑点,分析骶髂关节面的应力分布特点。结果 坐位时骶髂关节面骶骨侧与髂骨侧的应力分布规律和应力水平相似,关节面上端与中下部的应力值较高,前缘高于后缘,前后向的“山谷”较平坦。结论 坐位时骶髂关节面的应力分布较均匀,有利于关节的稳定和减少关节周围结构的劳损。     

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.     

跟骰关节固定对距下关节负重区的影响及其临床意义

目的探讨跟骰关节固定对距下关节负重区面积的影响程度及其临床意义。方法选取12侧新鲜尸体足标本,通过胫骨干轴向动态加载,应用压敏片测量比较跟骰关节固定前后,在大体足中立位、背屈跖屈、内收外展、内翻外翻运动中,距下关节负重区面积。结果跟骰关节固定后,在大体足不同运动状态下距下关节负重区面积较术前均不同程度增大(P＜0．05),为(32．54±7．45)%。结论跟骰关节固定可增加距下关节负重区面积,从而降低距下关节面单位面积的应力及增加距下关节稳定性。     

SPR跳跃式椎板切除术及其生物力学评价

SPR手术跳跃式椎板切除术临床观察表明,该术式具有疤痕增生少,创伤小,并发症少等优点,但在生物力学上与多阶段椎板切除有何不同,为此我们在7具成人新鲜腰骶椎标本(L_1～S_1)上,通过脊柱三维运动测量仪和计算机图像处理系统,分析了SPR术的多段全椎板切除术和跳跃式椎板切除术进行比较。实验结果表明:多节段椎板切除术,对脊柱稳定性造成明显影响,这种影响在脊柱受到水平剪切外力作用时更为明显而跳跃式椎板切除对脊柱的影响比多节段椎板切除术小,两种术式在单纯受到纯弯载荷时,对脊柱稳定性无显著差异。因此我们认为L_3、L_5椎板切除术比多阶段椎板切除术更符合人体生理解剖和生物学特征的手术方式。