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膝关节置换治疗膝内翻畸形的力学分析
人工全膝置换治疗膝内翻畸形已成为膝内翻畸形外科治疗的主要方式之一,但膝关节内翻畸形的患者行人工全膝关节置换的难度较大,尤其是在软组织生物力学方面的争议较多.为更好地评估人工全膝置换治疗膝内翻畸形的生物力学性能,文章应用计算机检索PubMed数据库检索2006/2008关丁膝关节置换治疗膝内翻方面的文章,检索词"TKA,Varvs knee",对资料进行初审.选取符合实验要求的有关文章进行总结分析.结果显示对于严重的膝内外翻畸形和屈曲畸形的患者,软组织松解平衡应有计划、分步骤地进行,每完成一步都要进行测量,要做到既纠正到位,又不可过度纠正造成关节继发不稳定.股骨、胫骨要求对线准确,保证假体置入后股骨头中心、膝关节中心和踝关节中心位于一直线.同时又回顾性分析了2000-01/2006-07河南省南阳市骨科医院膝内翻畸形骨关节炎患者人工全膝置换后43例患者的临床结果,并采用KSS评分对临床结果进行评估,其中5例失访,38例46膝获完整随访,平均随访5年.术前至后1次随访,均膝关节功能评分27(12～55)分/77(56～98)分:92%的患者膝关节活动度超过90°多数病例术后膝关节力线正常,4例残留5°～10°内翻畸形.
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钉棒系统置入内固定治疗腰椎骨折的力学分析
背景:经后路椎弓根螺钉系统内固定是目前腰椎骨折的常见的手术治疗方式,具有手术操作简便,耗时少,损伤小,出血少等优点.目的:分析不同因素下椎弓根钉棒内固定系统的力学特性.方法:由作者检索1990/2010 PubMed数据及万方数据库有关腰椎骨折治疗、钉棒内固定系统应用及其力学参数、强度、疲劳、稳定和有限元研究等相关文章.结果与结论:椎弓根钉棒内固定系统能有效恢复椎体高度和弧度,纠正畸形和维持脊柱的三维位置.各种内固定系统的设计、置入角度和深度以及所固定节段的数目均表现出不同的力学特性,只要掌握了上述特性,选择合适的方法,并固定合适的运动单元,就能获得佳的固定.
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软骨脱细胞基质的研制及其力学性质分析
目的猪CACM的制作及其力学特征的检测.方法切取猪耳软骨,采取Triton X-100、 Tris-HCl液等4步法制取脱细胞的猪耳CACM.采用光镜、透射电镜、扫描电镜等对结构进行检测,同时对CACM进行力学检测.结果肉眼观察,CACM与软骨除颜色略白外无差别.组织学HE染色,细胞陷窝已无细胞结构,阿尔新兰染色呈淡染,阴性;透射电镜下CACM软骨陷窝内已无细胞结构,细胞膜、核器均已溶解;扫描电镜下CACM基质纤维成分与正常软骨基质的胶原纤维在形态上无差异;力学试验,大拉伸强度,大拉伸比,猪耳软骨与其脱细胞基质比较及其弹性模量无统计学意义.结论经Triton X-100为主的脱细胞处理方法可以脱去软骨的细胞成分,不改变软骨细胞基质的主要成分,不改变其原有力学性质.
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有限元分析方法在口腔临床中的应用进展
一、前言有限元法(finite element method,FEM)是一种实用有效的理论应力分析方法.该方法首先把连续的弹性体分割为有限个单元,以其结合体来代替原弹性体,然后借助计算机进行数据的处理及运算,对连续体离散成的有限个单元进行力学分析,并由此获得整个连续体的力学性质特征.
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锁骨骨折单肩气囊外固定器的力学分析
目的 针对传统外固定器存在的问题,发明一种新型的单肩气囊外固定器,分析评价该新型单肩气囊外固定器所产生的复位拉伸力.方法 建立人体锁骨的三维有限元模型,对单肩气囊外固定器的加载状况及所产生的复位拉伸力进行全面系统分析,并与传统“8”字绷带外固定器的情况进行对比分析.同时,通过观察实验,对比分析单肩气囊外固定器和传统“8”字绷带外固定器的实际加载情况.结果 单肩气囊外固定器所产生的复位拉伸力比传统外固定器更均匀而且较大,并可由患者自己调节.结论 单肩气囊外固定器对人体肩部的作用力及加载方式更加利于锁骨骨折的拉伸复位和维持锁骨骨折复位位置,而且使得锁骨骨折患者更加舒适.
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仿骨小梁力学性能的多孔结构拓扑优化设计
目的 基于动物骨小梁结构设计多孔植入物,阐述骨小梁结构的力学性能特点,说明使用仿骨小梁多孔结构植入物在临床治疗中的重要意义.方法 基于动物骨小梁结构的各向异性力学性能,利用拓扑优化技术进行多孔结构设计.根据骨功能原理提出分区、分块重建原则,利用Micro-CT图像重建动物骨小梁模型结构;根据代表体元法对模型施加边界约束和外载荷,以求解的力学性能作为优化的目标函数,利用拓扑优化中的变密度法和均匀化方法进行多孔结构设计及优化.结果 骨小梁结构具有各向异性的力学特点.求解发现,松质骨的体积分数在同一截面的边缘到中间主压力位置呈现递增趋势;泊松比无明显变化规律,均匀分布在0.17 ～0.30之间;而弹性模量和剪切模量在松质骨主压力位置明显大于其他位置;基于上述结果进行拓扑优化设计,结果显示,优化后模型的泊松比分布在0.17 ～0.30,弹性模量误差在14％以下,小的仅为3％,剪切模量误差范围在8％以下,基本符合初的设计目标.结论 利用拓扑优化方法设计的多孔结构具有与动物松质骨相同的各向异性特点,同时减少应力集中现象,可以实现特定性能的多孔结构设计,为后续设计临床应用的多孔植入物提供一种合理有效的方法.
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一种颈椎椎间人工关节的构形及力学性能
目的设计制作一种以切口弹簧为主体的颈椎椎间人工关节,并进行力学分析.方法此种椎间人工关节由钛合金和超高分子高密度聚乙烯材料制成,包括笼箱和内核两部分.笼箱外形类似于椎间螺纹穿通融合器(TFC),上、下两面具有螺纹,在两侧有切口弹簧,内腔似扁橄榄形;内核亦似扁橄榄形,但较内腔略小.将内核打入笼箱内腔,通过切口弹簧的压缩和内核的微小滑动,以实现类似于前屈、后伸和侧屈的运动.将其置于MTS 858材料试验机上进行强度和疲劳实验.结果强度试验结果显示:当施加压力为130N时,笼箱无损伤和断裂,弹簧压缩0.70mm,变形幅度未超过设计要求.抗疲劳试验:经过4天连续10万次应力循环作用后取下试件,观察试件未出现任何损伤.结论此种人工关节可能成为一种性能良好的人工椎间盘假体.
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上颌中切牙的振动模态分析
目的对牙的动力学研究的基础是模态分析.随着计算机技术的高速发展,有限元法的应用领域得到进一步的拓展,可以实现对生成计算模型的物体进行各种力学分析.本研究应用有限元分析软件MARC对上颌中切牙的模型进行模态分析,以期了解其振动性能.
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复合矫治弓丝配合减数矫治拥挤错位前牙的力学分析
目的:探讨复合矫治弓丝(composite archwire,CoAW)应用于拔牙病例时的结构优化问题.方法:螺旋CT扫描下颌骨模型,获得断层影像30张,利用SOLIDWORKS进行下颌骨三维重建,并在ANSYS中建立与之匹配的弓丝模型,后进行力学分析和计算.结果:当CoAW作用于模型中腭向错位的前牙时,其产生的矫治力介于TiNi形状记忆合金(TiNi shape memory alloy,TiNiSMA)和不锈钢丝(stainless steel,SS)之间,即FSS＞FCoAw＞FNiTi;随着CoAW中NiTi段弓丝直径的逐渐增加(SS段弓丝直径保持不变),错位牙所受的矫治力逐渐增加;随着CoAW中SS段弓丝直径的逐渐加大(NiTi段弓丝直径保持不变),错位牙所受的矫治力也逐渐增大.结论:增大CoAW中TiNi段的直径,CoAW的刚度增加:增大CoAW中SS段的直径,CoAW的刚度也增加.
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种植覆盖义齿上部结构固位方法的设计
传统全口义齿修复常出现固位稳定差、咀嚼效率低、疼痛、适应时间长等情况,种植覆盖义齿能够较好地解决上述问题.本文就种植覆盖义齿上部结构常用3种固位方式:杆型附着体、按扣式附着体和磁性附着体进行讨论.
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腕关节有限元骨性建模及力学分析
目的:探讨基于CT影像数据的腕关节有限元模型构建、受力分析,以期为开展腕关节生物力学有限元分析的研究提供参考.方法:选取1名29岁成年健康男性志愿者,对其右尺桡骨远端到近端指骨进行CT扫描,将所得图像导入Mimics 10.01中,建立腕关节三维有限元模型,将赋予材料属性的模型导入ANSYS10.0中,模拟体外生物力学试验,观测在轴向压力情况下腕关节各结构的应力分布.结果:成功建立了包括桡、尺骨远端,腕骨,掌骨,近端指骨,三角纤维软骨复合体等结构的三维有限元模型,计算并获得了掌骨受轴向压力下各腕骨的应力分布图.结论:在目前的个人计算机平台上依据CT影像资料,利用医学图像处理软件和三维重建软件可以准确、快捷地构建腕关节的三维有限元模型,并可根据模型计算轴向压力下的应力分布,为腕部有限元分析及整个虚拟手的构建提供了技术支持.
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跆拳道运动员膝关节损伤的力学分析
目的 探讨跆拳道运动员膝关节损伤的类型和力学机制.方法 调查江苏省跆拳道运动员35人,男21人,女14人,专项训练年限2～10年.结果 35人有运动损伤155处,其中膝关节损伤45处(28.5%).结论 跆拳道运动是以腿法为主的对抗性较强的项目,运动员容易发生膝关节损伤,应加强医务监督和各种保护措施.
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糖尿病合并高血压对老年性聋的影响
临床观察及动物实验证明,糖尿病和高血压均可导致听力下降.为了观察糖尿病在伴随高血压情况下对耳蜗的影响,我们在1999年对苏州市部分城乡老年人进行听力调查,分别对糖尿病中血压正常及患高血压的老年患者进行临床听力学分析,初步观察糖尿病合并高血压对老年性聋的影响.
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不同固位方式可摘局部义齿的力学分析
在口腔修复学领域中,随着科学技术及新材料的发展,不断涌现出一些新的技术和方法.但在临床治疗中,大部分患者仍需用传统的可摘局部义齿进行修复,其优点在于创伤小,时间短,价格相对便宜,修改方便等.可摘局部义齿中的固位体在一定程度上起到了固位和稳定的作用,从而减少义齿的不稳定.本文就学者们运用不同的方法研究不同种类的固位体,并对固位体及其修复的牙列进行力学的分析,来检测不同固位方式的可摘局部义齿对修复体及其基牙的影响.
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冠桥拆除的力学分析
本文介绍了拆除冠桥的力学原理和有效方法,就破冠锤击法拆冠或桥以及冠桥拆除机理进行力学分析.分析显示:冠粘固后对拉伸力极为敏感,拉伸力越大,冠越容易脱位.因此,从生物力学的角度提示破冠锤击拆冠法优于传统的临床拆冠方法.
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叉形钢板治疗Pilon骨折疗效分析
Pilon骨折是一种关节内骨折，往往是高能量轴向压缩暴力引起的，常伴有开放性损伤，或伴有严重的软组织闭合性创伤。骨折端可有明显的干骺端或关节面粉碎，或向骨干延伸。治疗往往比较棘手，选择良好、稳定的内固定亦较为困难。叉形钢板为二维平面固定，避免了单平面固定带来的偏心受力，减少了应力遮挡现象，并通过力学分析可以提高钢板的抗弯抗扭强度及防拔钉能力，减少了钢板弯板、断板及螺钉松动病例的发生[1]。本次研究采用叉形钢板内固定治疗Pilon骨折15例，取得了较好的疗效。现报道如下。
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股骨近端锁定钢板治疗老年髋部骨折45例
2005年10月～2009年10月,我科应用股骨近端锁定钢板治疗老年髋部骨折患者45例,报道如下.1 材料与方法1.1 病例资料 本组45例,男30例,女15例,年龄65～90岁.股骨颈基底部骨折17例,股骨转子间骨折28例.手术时间为伤后3～5 d.
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摇椅弓弓丝直径变化对牙根牙周应力影响的三维有限元分析
建立包括下颌颌骨、牙列、牙周组织和曲度10°、弧形深度2 mm、直径分别为0. 014、0. 016、0. 018和0. 020 in的圆丝摇椅弓有限元模型. 当弓丝直径一定时,切牙应力值大,尖牙次之,第一前磨牙小. 随着弓丝直径变大,牙根牙周应力增加. 切牙有压低和牙冠唇倾移动,尖牙、前磨牙和第一磨牙有伸长和冠远中竖直趋势. 临床中使用不锈钢圆丝摇椅弓在曲度10°,弧形深度2 mm时,弓丝直径不宜超过0. 018 in.
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数字化技术在整形美容外科中的应用
随着机械工程技术日趋精密,相关数字化技术被越来越广泛的应用于整形外科.具有代表性的计算机辅助设计与制造、反求工程及有限元分析技术,可对人体各部位进行形态测量分析、手术设计与模拟、假体预制、力学分析等,是目前计算机辅助整形外科的主要组成部分,自八十年代以来便成为整形外科发展的方向之一.
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运动员跳远过程的力学分析
目的探讨如何使跳远运动员提高成绩的有利动作.方法对运动员跳远过程进行力学分析.结果运动员的成绩得到提高.结论通过力学分析,认为跳远成绩取决于运动员的佳起跳角和初速度及空中的有利动作.
