首页 > 文献资料
-
内骨架一体化小腿假肢的生物力学研究
一体化假肢是以聚合物为材料从接受腔到假腿一体成型的新型下肢假肢,它比传统型假肢更经济、美观、轻便,具有较大的应用前景.目前的相关研究主要集中在设计与制作及少量的临床研究方面.由于一体化假肢与传统型假肢在结构上的差异,有必要对其进行应力分析.本研究的目的是开展内骨架一体化假肢的生物力学研究,本研究基于内骨架一体化小腿假肢的真实几何构型,建立三维有限元模型,计算该模型在模拟Heel Off步态时相的载荷作用下的应力分布;在保持该模型的几何形状不变的情况下,建立了三个不同壁面厚度的一体化小腿假肢的有限元模型,分析壁面厚度对一体化小腿假肢应力分布的影响;通过分别赋予模型四种不同高分子聚合物的材料力学特性值,分析不同材料的一体化假肢的应力分布特点;分别对模型施加与正常步态的五个典型时相对应的载荷,分析一体化小腿假肢在各步态时相的应力分布特点.本研究结果对一体化假肢设计有指导价值.
-
一体化假肢与传统假肢生物力学模型的比较
目的:应用有限元方法分析一体化假肢与传统假肢的应力分布特点,探讨一体化假肢的应力缓冲作用.方法:基于针对同一膝下截肢者设计的一体化假肢和传统假肢的真实几何构形,分别建立三维有限元模型,同时考虑残肢和接受腔之间的接触作用,选用摩擦系数为0.5.施加Heel Off步态时相的载荷,比较分析一体化假肢和传统假肢模型的应力分布.结果:①一体化假肢和传统假肢模型中,接受腔的应力分布基本一致,各区域的应力值也较为接近.接受腔和假腿的过渡区域都为高应力区;两个模型在此区域的应力值则差异较大,一体化假肢的大应力分别为16.1 MPa和17.8 MPa,而传统假肢则达到23.7 MPa和28.6 MPa,传统假肢的应力分别高于一体化假肢47.2%和60.7%.高应力区的面积也呈现出传统假肢明显大于一体化假肢的现象,传统假肢的高应力区从前端和后端一直延伸到外侧面.②两个模型软组织表面的应力分布规律基本一致,大正应力和大剪应力都出现在正面末端.传统假肢模型中残肢表面的大正应力和大剪应力分别为581.2 kPa和178.7 kPa,一体化假肢模型中残肢表面的大正应力和大剪应力分别为416.8 kPa和118.3 kPa.结论:一体化假肢的外形美观,且价格低廉,轻便,易于截肢者接受.一体化假肢在接受腔和假腿的过渡区域产生较为明显的应力缓冲作用,也降低了残肢表面的应力,生物力学性能明显优于传统假肢,将成为未来假肢发展的一个重要方向.
-
一体化小腿假肢的三维有限元应力分析
一体化假肢是以高分子聚合物为材料,从接受腔到假腿一体成型的新型下肢假肢;而传统型假肢的假腿往往是一根金属杆,接受腔和金属杆之间用金属连接件连接.很明显,一体化假肢比传统型假肢更经济、美观、轻便,具有较大的研究价值,但目前一体化假肢还只是一个概念,尚未批量应用于临床.近,一些学者和机构开始致力于一体化假肢的研发,但尚未涉及对一体化假肢的应力分析.由于一体化假肢与传统型假肢在结构上的差异,因此对一体化假肢进行应力分析具有重要的意义.有限元方法已广泛应用于假肢领域,故本研究采用有限元方法对一体化假肢进行应力分析.
-
一体化小腿假肢的三维有限元应力分析
建立一体化小腿假肢和残肢的三维模型,应用有限元分析方法,计算此模型在模拟Mid-Stance步态时相的载荷作用下各节点的应力,从而得到此模型内外表面的应力分布,为一体化假肢设计的CAD＼CAM系统提供理论依据.计算结果表明,接受腔的应力值较小,假腿的应力值较大,高应力区出现在假腿下端及接受腔与假腿的交界区域.
