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活性猪眼角膜的各向异性生物力学行为研究
以猪眼角膜为研究对象,应用实验分析和各向异性弹性理论,探讨动物角膜在双向载荷作用下的生物力学行为.在Zwick-Z010型小吨位双向电子万能试验机上,利用所开发的平口微型双轴夹具,分别对片状角膜进行单、双轴拉伸和循环加载实验,确定材料的弹性常数和强度、刚度等特性.研究表明,材料具有典型的各项异性生物力学行为,在角膜的长轴和短轴方向呈现出不同的应力和变形特征.沿短轴方向角膜具有更高的黏弹性和黏塑性,其延展率也要大于长轴方向,而沿长轴方向则有更高的弹性模量和拉伸极限强度,材料的破坏为多种变形相互作用所致.
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髓核摘除后腰椎间盘力学行为的有限元仿真
目的:研究摘除髓核对腰椎间盘承受载荷时力学性能的影响.方法:选择一成人志愿者,对其进行CT扫描得到DICOM格式的图像.使用Mimics、Geomagic Studio、Solidwork和Abaqus软件对图像进行后处理,获得L4~L5节段有限元模型.通过模仿人体正常站立时的腰椎间盘受力情况对有限元模型进行加载,比较髓核摘除前后纤维环的受力状态.结果:髓核摘除后,纤维环承受的应力大于摘除前,且大Mises应力集中在纤维环背侧.结论:髓核摘除后,腰椎间盘力学行为会发生改变,退变风险会增大.
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牙周支持骨高度对垂直向(牙合)力下牙周应力分布的有限元分析
目的研究牙周支持骨高度对垂直向(牙合)力应力分布的影响规律.方法应用三维有限元应力分析法,对不同高度牙槽骨的受力模型进行模拟分析.结果随着牙周支持骨高度的丧失,牙槽嵴顶和唇侧根尖牙周膜应力逐渐增大.结论对牙周支持骨高度降低的牙齿行正畸治疗时,其力值应作适当调整.
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心内直视手术中呼吸系统阻力相位变化的临床观察
采用强迫振荡技术(ForcedOscillation Technique,FOT)测定心内直视手术围麻醉期呼吸系统阻力相位参数,探讨在4Hz和8Hz两种振荡频率下患者呼吸力学行为的动态变化规律.资料与方法心脏外科ASAⅠ~Ⅲ级择期手术成年病人30例(男、女各15例),年龄20~66(42.13±11.93)岁,体重47~120(66.1±13.61)kg,其中先天性心脏病心房、室间隔缺损修补术11例,风湿性心脏病瓣膜替换术19例.分组:(1)根据振荡频率不同分为4Hz组和8Hz组;(2)根据术前诊断和术式,分为修补术组和换瓣术组.
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有限元分析法在口腔生物力学领域的应用
在口腔医学中存在着大量的牛物力学问题,有限元法是对人体的力学行为进行数值模拟的一种有效工具,其在口腔生物力学中的应用越来越广泛.本文综述了有限元法在解决口腔生物力学问题中的研究进展,包括口腔正畸、口腔修复、口腔种植、口腔颌面外科等领域的力学性能评价.有限元法为研究口腔医学中的有关基础性问题、解决口腔医学中的临床实际问题、发展口腔临床技术手段提供了力学基础,为进一步研究口腔疾病治疗方法提供参考和借鉴.指出了有限元法在口腔生物力学中应用的不足以及三维模型重建和分析中需进一步改进和研究的问题.
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工程化软骨几何形状对缺损修复区力学行为的影响
背景:关节软骨损伤修复结果的不确定性与修复区的力学行为有关,缺损修复的形状、层深及载荷特性均不同程度地改变修复区的力学环境.目的:通过有限元仿真分析在生理载荷作用下关节软骨缺损修复区的力学行为.方法:应用有限元软件ABAQUS建立基于横观各向同性的关节软骨损伤与修复的轴对称模型.分析在压缩载荷作用下,软骨不同修复形状(圆柱、圆台、正棱柱、椭圆柱形)和深度对缺损软骨修复区力学行为的影响.结果与结论:①模拟结果表明,不同形状、层深的工程化软骨对软骨修复区力学行为影响规律不同;②中间层缺损修复时应力集中现象显著,深(全)层缺损修复时应力分布较合理;③圆柱形工程化软骨修复时的应力场及液相流场分布规律与无损软骨为接近;临床上,可以选用圆柱形或圆台形工程化软骨进行修复,且尽量避免中间层修复.
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仿生减阻针头穿刺过程中力学行为分析
目的 利用非光滑表面减阻技术设计仿生无痛针头并探讨其无痛机理.方法 从减阻角度出发,根据蚊子吸血不痛的特点,在分析蚊子口器结构基础上,设计两种仿生减阻无痛针头(锯齿形和条纹形),并运用显示动力学分析软件LS-DYNA,对常规光滑表面针头和仿生针头的软组织注射过程进行数值模拟,分析仿生针头的减痛机理.结果 通过对比分析光滑针头和仿生针头软组织穿刺过程的应力云图、内能曲线和阻力曲线可知,仿生针头具有明显减阻效果,锯齿形针头和条纹形针头减阻率分别为23.84%和31.57%.结论 仿生针头可以通过减阻来达到减痛或无痛注射效果,且仿生针头结构形态决定其减阻效果.
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P-selectin去折叠的分子动力学模拟
选择素(selectin)/配体间特异性相互作用介导的细胞粘附在炎症级联反应、肿瘤转移等多种生理或病理过程中具有重要作用[1].选择素/配体相互作用与力学环境紧密偶联,其动力学行为与外力间的依赖关系是影响细胞粘附的主要因素[2,3].
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力作用下E-选择子/配体键的解离
由受体介导的粘附是细胞许多功能的基础.而化学反应常数则是受体/配体粘附的决定因素.细胞表面受体/配体键的结合或解离通常发生在有力存在的情况下,这是由于粘附分子主要生物学功能之一就是提供细胞间的物理连接.力对化学反应常数的影响被认为是受体/配体反应的固有性质,正如温度、压力的影响一样.我们采用小系统动力学概率模型和微管吸吮技术,考察了E-选择子Lec-EGF片段与其表达在Colo-205细胞表面之配体反应的化学动力学行为.
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螺圈对垂直曲力学行为的影响
目的研究不同位置的螺圈及预成角度对垂直曲力学行为的影响.方法利用大型有限元软件ANSYS进行模拟计算.结果螺圈的加入对垂直曲的M/F值的变化较明显.结论对预成螺圈曲进行合理的形状设计,可以达到满意的效果.
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牙槽骨丧失对水平向力应力分布的影响
目的研究牙周支持骨高度对水平向(牙合)力应力分布的影响规律.方法应用三维有限元应力分析法,对不同高度牙槽骨的受力模型进行模拟分析.结果随着牙周支持骨高度的丧失,牙槽嵴顶和唇侧根尖牙周膜应力逐渐增大.牙槽骨的高度变化对牙齿牙周组织的应力大小影响程度不同,对牙齿的不同移动方式的影响也不同,对倾斜移动的影响大,而对平行移动的影响小.结论对牙周支持骨高度降低的牙齿行正畸治疗时,其力值应作适当调整.
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垂直矫治曲的力学行为及其影响因素
目的研究垂直曲的力学行为及其各种形状因素对力学行为的影响特点.方法应用三维有限元应力分析法,对垂直曲的力学行为及其各种影响因素进行模拟分析.结果普通垂直曲使牙齿产生移动,其M/F比值过低,无法取得理想的效果.将垂直曲的两臂预成一定的角度可提高M/F比值.垂直曲的安装位置对M/F值影响较大.结论垂直曲预成一定角度后,M/F将保持恒定的值.改变垂直曲的安装位置,可以实现牙齿的压低、伸长移动.
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不对称矫治曲力学行为的研究
目的:对不对称矫治曲的力学行为进行研究,为矫治曲的设计和应用提供参考依据.方法:建立不对称性垂直曲和L形曲的几何模型,应用有限元分析软件ANSYS对矫治曲的力学行为进行模拟计算,后对其规律进行总结.结果:不对称程度影响矫治曲的力学行为.不对称矫治曲除产生X方向的作用力外,在Y方向也有作用力产生,而且两个臂产生的力矩大小也不同.结论:在实际应用中,可以根据治疗时对M/F的不同要求对矫治曲及其特征尺寸进行选择.
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全髋关节置换术生物力学有限元分析的研究进展
有限元法(finite element method,FEM)是在工程科学技术领域广泛应用的解析方法,是解决复杂工程学问题的必备工具之一.对人体力学行为进行自限元数值模拟已成为深化对人体认识的一种有效手段,通过对实验条件的控制,更准确地模拟体内的力学情况,已显示出极大的优越性.