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肱骨内植物材料选择及预紧力影响的参数化研究
背景：目前，关于肱骨及接骨板的生物力学研究较多，但甚少将两者组合为一个骨折固定模型并将材料及预紧力作为参数进行研究。
目的：通过带接骨板的肱骨骨折有限元模型的生物力学仿真，比较不同接骨板和螺钉材料、预紧力对举重过程中接骨板及螺钉失效可能性的影响，以及对骨折应力遮挡效率的影响。
方法：利用肱骨点云数据和接骨板及螺钉几何数据进行装配，得到带接骨板的肱骨骨折有限元模型，将举重动作逆向动力学仿真得到的关节力和肌肉力作为有限元仿真的载荷边界条件。采用相同的有限元模型进行参数化研究，比较不同接骨板和螺钉材料及预紧力对接骨板、螺钉、骨折缝及其周围肱骨应力变化的影响。
结果：相同预紧力下，采用不锈钢材料接骨板和螺钉的应力大于钛合金和钛材料，即采用不锈钢材料接骨板和螺钉失效的危险性大于钛合金和钛材料；采用不锈钢材料时肱骨的应力遮挡率大于钛合金和钛材料；采用相同材料时，增加预紧力会导致接骨板和螺钉的应力增加，但会减小肱骨的应力遮挡率。
结论：接骨板和螺钉的材料属性及预紧力大小等因素均对接骨板、螺钉以及骨的应力分布有一定影响。本文建立的分析方法同样适用于其它部位骨折固定的应力分析。 -
冲击载荷作用下运动员下肢动态响应的逆向动力学仿真
目的 分析冲击载荷作用下羽毛球运动员下肢关节肌肉的动态响应变化.方法 基于AnyBody Modeling System软件建立人体肌骨模型,采用实测表面肌电信号进行验证,以运动捕捉系统和测力台测量数据进行模型驱动,对羽毛球右前场蹬跨步上网过程中下肢肌肉肌力、关节力和关节力矩进行逆向动力学仿真与分析.结果 所建人体下肢肌骨模型经肌电信号验证有效.羽毛球蹬跨步上网过程中,髋、踝关节Z方向内力峰值显著高于X和Y方向内力峰值,而膝关节X方向内力峰值显著高于Y和Z方向内力峰值;缓冲期,髋关节X、Y、Z方向依次表现为内收力矩、伸髋力矩和内旋力矩,膝关节X、Y、Z方向依次表现为外展力矩、屈膝力矩、外旋力矩,踝关节X、Y方向依次表现为内翻力矩、跖屈力矩,且髋、膝、踝关节X方向力矩峰值显著高于Y和Z方向;股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌、腓肠肌内侧在对抗地面冲击载荷时的肌力发挥较大,股直肌、半膜肌、比目鱼肌发挥的作用相对较小.结论 建立的下肢肌骨模型可为冲击载荷作用下运动员下肢生物力学特性分析提供技术平台.为避免运动损伤,类似羽毛球前场蹬跨步上网冲击动作中尤其要重视触地瞬间地面反作用力载荷对髋、膝、踝关节前后及内外侧方向生物力学性质的影响,同时在对羽毛球运动员进行专项训练时切勿忽视对股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌的专项力量发展.
