膝关节 Q 角变化规律的实验研究

本研究利用精密三维位移测读仪，研究分析了Ｑ角的变化趋势，以及对髌股关节运动的影响。研究结果表明，Ｑ角是一空间夹角，随屈膝角的增大而增大。力线在平面上的投影所呈的平面夹角Ｑｐ也就是通常所指的Ｑ角，在屈膝１５°左右达最大，而在９０°左右达最小。整个屈膝过程中，ＱＰ在５°－１５°之间变化，变化幅度达１０°左右。     

冲击载荷作用下骨盆三维有限元分析及其生物力学意义

目的:探讨骨盆受到冲击载荷作用的力学行为特征,为临床分析及判断骨盆骨折类型、力学分布、冲击载荷影响提供力学基础。方法:采用计算机仿真模拟方法,将所构建骨盆三维实体模型导入三维有限元分析软件AN-SYS7.0,计算单侧髂前上棘和单侧髂骨正后方部位冲击载荷作用下骨盆的力学行为表现,冲击载荷为0～8000N,峰值8000N,时间自0～40ms,分析主应力值、应力分布情况以及主应力方向上骨盆单元的位移。结果:冲击载荷作用于单侧髂前上棘时,0～10ms主要的应力沿髂后上棘到髂前上棘分布,在冲击后期10ms以后,骶髂关节、髋臼和耻骨支都会产生较大的应力分布;作用于单侧髂骨正后方部位时,0～20ms主要的应力沿髂骨纵行传导,应力分布并没有在冲击峰值10ms时达到最大,而是从20ms之后,应力开始向骶髂关节、双侧耻骨支、坐骨支以及髋臼等部位传导并可见到明显的应力分布。结论:分析冲击载荷作用下骨盆各部位应力分布以及骨盆各个单元在应力作用下的位移变化,有助于临床上进行骨盆损伤内固定力点的选择以及进一步明确骨盆内在应力值分布。     

腰椎板切除对腰椎稳定性影响的实验研究

本文以人体新鲜尸体的完整腰椎为实验标本，采用生物力学测定的方法对切除不同节段腰椎椎板后，腰椎稳定性所受影响进行了定性、定量的研究。从而得出结论，腰椎椎板切除将影响腰椎的稳定性。但稳定性破坏的大小，不随腰椎板节段切除的多少而变化。     

基于MRI的全膝有限元模型建立与前交叉韧带重建术模拟方案

目的建立完整的人体膝关节三维有限元模型,并在此基础上建立了用于前交叉韧带重建模拟的胫股骨隧道和人工韧带模型,为进一步分析打下基础。方法以MRI图像作为数据源,运用逆向工程软件Geomagic及有限元分析软件ANSYS9.0,参考大量有关实验测试数据的文献报道,建立所需三维有限元模型。结果建立的膝关节三维有限元模型包括胫腓骨上段、股骨下段、胫股骨软骨层、胫股骨隧道、内外侧半月板、后交叉韧带、内外侧副韧带和髌韧带,几何形状良好。胫腓骨隧道和人工韧带的模拟巧妙简便,基本可以满足有限元分析的需要。结论采用MRI图像建立膝关节三维有限元模型切实可靠,能很好地模拟膝关节内部的真实解剖结构及前交叉韧带重建术中的胫股骨隧道。     

距舟关节的三维运动度及其临床意义

目的探讨距舟关节的三维运动范围及其在足运动中的作用.方法采用12例新鲜青壮年小腿足标本,牢固地固定胫骨,标记距骨和足舟骨,分别对足前部加载不同的负荷,使前足处于特定的不同运动状态,用三维数字化仪测量标记点的三维坐标值,计算距舟关节的相对三维运动值,分析距舟关节和前足的运动范围及两者间的关系.结果前足相对胫骨的单一跖屈-背屈运动范围为84.1°±6.2°,内翻-外翻为61.8°±5.1°,内收-外展为49.3°±5.0°,在上述前足的单纯运动过程中,距舟关节的上述三维运动范围依次为18.3°±4.9°、32.3°±4.7°和28.37°±4.0°,分别占前足相应运动范围的21.8%、52.2%、和57.5%.结论距舟关节具有较大的三维运动范围,在前足的三维运动和足板的扭曲变形运动中发挥重要作用,并对踝关节的跖屈-背屈运动具有一定的代偿作用.     

寰椎枕骨化对枕颈部生物力学影响的实验研究

目的 :建立人类寰椎枕骨化模型 ,进行生物力学测试 ,阐明寰椎枕骨化畸形对枕颈部生物力学的影响。方法 :采用新鲜人体枕颈部标本制作人类寰椎枕骨化实验模型 ,分别对标本和模型进行生物力学测试 ,确定寰枕关节和寰枢关节的运动参数 ,进行统计学分析。结果 :与标本比较 ,模型的枕寰关节各轴向的运动几近消失 (P <0 .0 0 1 ) ,最大的运动参数是后伸运动范围 ,仅 0 .2 1°。寰枢关节屈曲运动的弹性区和运动范围分别从正常的 1 1 .71°和 1 5 .55°增加至 1 6 .63°和 2 1 .0 4°,相差显著 (P <0 .0 5) ,旋转运动的中性区和运动范围分别从正常的 36 .88°和 48.2 4°增加至 41 .70°和 52 .2 4° ,相差显著 (P <0 .0 5) ,屈曲运动的中性区、旋转运动的弹性区及后伸和侧曲运动各运动参数均相差不显著 (P >0 .0 5)。结论 :1 .寰椎枕骨化畸形造成寰枕关节运动丧失 ,寰枢关节的负荷和旋转不稳定趋势增加 ,容易导致寰椎横韧带退变、松弛和寰枢关节不稳。 2 .建议对寰椎枕骨化畸形的患者密切观察 ,证实寰枢关节临床不稳 ,尽早手术融合     

髋臼三维有限元分析及其生物力学意义

目的：寻求髋臼三维有限元模型构建的方法并探讨记忆生物力学的临床意义。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．利用有限元分折软件ANSYS5.6构建髋臼三雏有限元，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。客观反映髋臼真宴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.     

骨盆及髋臼三维有限元模型单元选择及构建生物力学意义

目的：寻求骨盆及髋臼三维有限元模型构建中三维有限元模型单元的选择以及构建，为骨盆、髋臼生物力学研究及手术仿真模拟提供精确模型。方法：在获得的骨盆及髋臼三维CT图像数据矩阵中移动立方体，骨骼内部采用六面体单元，骨骼表面采用Marching Cube算法，建立四面体代替等值面，构建骨盆及髋臼三维有限元模型单元。结果：综合Marching Cube算法和传统方法构建三维有限元模型，所构建模型表面光滑连续，不仅能够分析骨骼表面应力应变分布，同时保留内部应力应变分布的特点。结论：结合传统三维有限元模型构建方法，在模型表面使用四面体单元，模型内部采用六面体单元，构建表面连续平滑的骨盆和髋臼有限元模型，不仅能够反应内部应力应变分布，而且能够模拟分析骨骼表面应力应变分布。     

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。     

跖腱膜对前足静力性维持的生物力学分析

[目的] 测量跖腱膜和足底其它韧带损伤前后前足的形态和足底压力改变,分析跖腱膜对前足的力学维持.[方法] 7例正常成人新鲜尸体足标本,解剖显露足底跖筋膜、弹簧韧带、跖长韧带、跖短韧带.经电子万能试验机逐级加载至700 N,利用数字散斑相关法测量足底韧带损伤前后跖骨头位移的变化情况,通过F-scan足底压力测量系统测量前足压力分布,对结果进行统计分析.[结果] 跖腱膜损伤后,前足各跖骨冠状面水平位移同损伤前相比较差异无统计学意义(P1>0.05);矢状面纵向位移除M1外其余跖骨位移变化无统计学意义(P1>0.05):M1、M2下峰值压力变化无统计学意义(P1>0.05),M3～M5下峰值压力变化有统计学意义(P1<0.05).4条韧带损伤后,各跖骨纵向位移、横向位移及跖骨头下压力峰值同韧带损伤前及单纯跖腱膜损伤相比较差异有统计学意义(P2<0.05).[结论] 跖腱膜松解不会造成足弓整体结构的塌陷,但将引起足部力学环境的改变,导致足部其他韧带结构的疲劳或损伤,出现远期并发症.