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找到 关键词 包含"有限元分析" 24条结果
  • 下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统的有限元研究

    目的利用有限元研究方法,比较下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统(anterior transpedicular screw-artificial vertebral body, AVB)与传统颈椎前路钉板系统的生物力学性能。 方法采集1名38岁正常女性志愿者颈椎(C1~T1)CT数据,应用Mimics 14.0、Geomagic Studio 2013、ANSYS 14.0软件建立下颈椎(C3~7)完整模型、颈椎前路钛板椎体钉(anterior screw plate system,AP)固定模型、AVB固定模型。在C3上分别施加74 N轴向压力及1 N·m纯力偶矩,使模型产生前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋和右旋运动,记录AP组及AVB组Von Mises应力云图及最大应力值,计算并比较3组椎间活动度(range of motion,ROM)。 结果实验建立了正常人下颈椎(C3~7)有限元模型,模型包括 286 382个单元,414 522个节点,其椎间ROM与Panjabi等及Kallemeyn等实验数据吻合度较好。AP组在钉板连接部位出现应力集中,AVB组应力分布较均匀。在74 N轴向压力、前屈、后伸、左旋、右旋工况下,AP组与AVB组最大应力值差异明显。与AP组相比,AVB组固定节段ROM更小,邻近节段ROM相对较大;与完整组相比,AP组与AVB组的整体ROM减小约3°,但邻近C3、4及C6、7节段的ROM代偿增加约5°。 结论AVB作为一种新型固定技术,其稳定性优于AP,且固定系统断裂的风险显著低于AP。

    发表时间:2016-08-31 10:53 导出 下载 收藏 扫码
  • 三维数字化模型在膝关节修复重建中的应用进展

    目的总结膝关节三维数字化模型的应用及相关研究进展。 方法查阅近年国内外膝关节三维数字化模型临床应用和基础研究的相关文献,并进行综合分析。 结果膝关节三维数字化模型可较好地模拟膝关节复杂解剖结构,并利用此优势开发出了许多新软件和新技术,其临床应用取得了良好效果。 结论随着计算机技术的发展和相关软件的开发,传统膝关节修复重建手术方式不断改变,手术操作将更简便,精确性将进一步提高。

    发表时间:2016-08-31 04:05 导出 下载 收藏 扫码
  • 兔股骨的生物力学模型研究

    目的 研究兔股骨三维生物力学模型的建立方法。方法 新西兰大白兔1只,雌性,兔龄1年。制作兔股骨标本,获取股骨断层图像,输入计算机后经处理得到边界轮廓线,再通过自编程序,获取建模时所用的轮廓线坐标,将坐标数据输入建模软件,建立三维实体模型。结果 建立了兔股骨的完整三维模型,真实模拟了股骨的解剖形态。结论 兔股骨三维生物力学模型的建立为下一步通过有限元法确定振动的最佳参数,提高骨密度奠定基础。

    发表时间:2016-09-01 09:22 导出 下载 收藏 扫码
  • 游离髂骨重建跖骨缺损的三维有限元及临床分析

    目的 了解1~3跖骨缺损以髂骨重建后对足功能的影响。方法 在足骨骼三维模型上模拟1~3跖骨50%及100%缺损,采用髂骨重建,以有限元法计算得到的最大位移及最大应力为指标,分别评估跖骨缺损和重建后足的位移及应力。分析1996年3月~2003年1月5例跖骨缺损以游离带血管髂骨串联皮瓣重建后的疗效。结果 1~3跖骨缺损对足功能影响较大,与完整足相比较,缺损100% 最大位移增加2.15倍,最大应力增加2.12倍;缺损50%最大位移增加1.65倍,最大应力增加2.05倍。模拟髂骨块重建跖骨缺损100%及50%后,最大应力及最大位移与正常数值相近。临床应用的5例,术后骨瓣及皮瓣均成活,随访1~2年。按Maryland足功能评价:优2例,良2例,可1例。结论 1~3 跖骨缺损应修复,游离髂骨串联皮瓣移植是较为理想的手术方式。

    发表时间:2016-09-01 09:29 导出 下载 收藏 扫码
  • 锁定加压接骨板固定股骨骨干骨折生物力学特征的三维有限元分析

    基于人体股骨CT数据,结合股骨骨折不同阶段的结构特征,建立了锁定加压接骨板(LCP)固定股骨中部骨折的医学装配模型,运用三维有限元分析(3D-FEA)方法,选择一倍体重(70 kg)生理载荷和约束条件,计算分析锁定加压接骨板固定股骨骨折在不同愈合阶段时股骨及LCP中的应力分布。结果表明,在骨折部位未发生愈合阶段与软组织形成阶段,股骨及LCP中应力分布相近,股骨内最大应力值(371.23、272.76 MPa)远高于自然股骨,且应力主要分布于骨折处以上部位股骨;在骨痂形成阶段,部分股骨内应力向下转移,最大应力值(68.17 MPa)较前两阶段明显降低且低于正常骨的极限强度,安排适当的康复训练有利于新骨生长和患者康复。

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  • 不同振动载荷刺激对L1-L5腰椎的生物力学响应研究

    通过有限元力学分析不同条件振动载荷刺激下腰椎的力学响应情况, 进而确定振动参数对腰椎的生物力学影响。本文基于CT扫描图像, 运用Mimics对腰椎L1-L5节段进行三维重建, 利用Geomagic Studio进行曲面构型, 运用Hypermesh和Abaqus建立有限元模型, 并在Abaqus中计算不同振动频率和振幅下的腰椎松质骨部位的应力矢量/张量变化。结果显示在一个振动周期内, 椎体骨主要受拉应力。椎体应力分布均匀, 上下表面应力较大, 上表面左后侧出现应力集中现象。不同频率与振幅条件下的振动, 椎体所受应力分布情况相似, 频率的变化对应力大小无明显影响, 而振幅越大应力越大。结果表明频率和振幅参数对椎体的应力分布影响较小, 振幅与应力大小成正相关。然而, 骨形成具有长时间积累效应, 需要进一步探究长时间疲劳影响。

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  • 椎间盘退变对L4-L5在垂直载荷下生物力学行为特性的影响

    利用三维绘图软件构建人体腰椎L4-L5节段几何模型, 采用有限元分析方法并调整计算精度, 模拟研究椎间盘发生退变等四种工况, 如轻度退变、中度退变、重度退变以及椎间盘完全摘除时关节峡部的受力情况。通过施加在L4椎板上378.93 N的垂直载荷, 得到四种工况下关节峡部的应力云图。结果表明, 椎间盘退变程度影响小关节处的接触面积, 从而使关节峡部应力发生相应的变化。说明关节峡部是腰椎后部抗压的重要结构, 而关节峡部应力分布与大小以及腰椎后部结构刚度大小和小关节处的接触面积有关。该结论可为脊柱生物力学分析及人工椎间盘置换提供一定的理论参考依据。

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  • 腰椎椎间融合坚强固定与弹性固定生物力学效果的三维有限元分析

    比较腰椎坚强固定与弹性固定的三维有限元模型在不同生理载荷条件下的力学特点。我们以健康男性志愿者为样本建立模型, 观察它们在垂直、屈曲和后伸扭矩下的应力分布特点。结果显示:在不同的载荷下, 坚强固定连接棒的受力是弹性固定的4~6倍, 弹性固定应力峰值及受力面积较坚强固定大。表明弹性固定在促进椎间融合方面比坚强固定更有生物力学的优越性。

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  • 基于有限元分析的脊髓表面电位分布研究

    有限元分析可以通过实验条件仿真研究人体及动物体器官组织中的结构、内部场强等变化情况。本文应用有限元分析软件分析与求解脊髓表面电位, 研究躯体运动控制和感觉处理中诱发的脊髓中间神经元兴奋在脊髓神经中的传播特性。建立了大鼠脊髓内电信号源三维模型, 利用电信号在脊髓内的传导特性, 分析和计算了脊髓内部兴奋中间神经元发放出来的电信号源沿脊髓横径方向、背腹方向变化对脊髓表面电位分布的影响, 得到了脊髓表面场电位分布曲线, 发现脊髓表面电位分布基本呈现单调特性, 且个别记录点的电位值小于附近记录点电位。

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  • 经椎间孔腰椎椎间融合术式模型的生物力学研究

    本文基于经椎间孔腰椎椎间融合(TLIF)治疗腰椎滑脱的术式模型, 采用有限元方法探讨腰椎融合术内植物固定系统中融合器和椎弓根钉在不同组合下表现出的生物力学特性。首先, 基于CT图像结合有限元前处理软件, 建立人体腰椎L4-L5节段轻度滑脱及内植物不同固定组合方式下的三维非线性有限元模型。比较各模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右轴向旋转6种工况下, 腰椎活动范围和融合器、椎弓根钉的应力分布等生物力学特征。结果表明各术式模型的活动范围均较无损模型减少84%以上, 稳定性显著提高。各术式模型中, 单枚融合器辅加单侧椎弓根钉固定下融合器和椎弓根钉的应力值相对较大, 但差异无统计学意义。研究结果可为TLIF的体外标本实验研究和临床分析提供相应的生物力学参考和印证, 并为单侧内固定斜行椎间融合TLIF手术的可行性提供生物力学依据。

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