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012 脑动脉瘤的计算力学
[日]/大岛まり他∥BME.－2000，14(10).－14～17近年来，计算流体力学(Computational FluidDynamics，CFD)在机械工程领域取得了重大进展，并用作机械设计的辅助工具。在医学领域，CFD也被作为Computational Hemodynamics试用于心血管系统，这是计算力学的一个新的引人注目的研究领域。其目的是用计算力学的方法分析因蛛网膜下出血而导致脑动脉瘤破裂及其所发生的机理。从临床统计资料可以看出，蛛网膜下出血具有其他脑血管障碍所不具备的几个特点。这是因为起因于血管形状的血液的血流图及血管壁摩擦应力等流体力学变化及力学、生物体的影响将波及到血管壁，进而导致肿瘤的发生及引起破裂。对此，以前多以实验研究为主，由于近年来计算机性能的提高，出现了采用计算力学的方法进行研究的报道。尤其是今后出于伦理问题将逐步减小动物实验。与实验相比CFD更容易进行个例研究，更容易重复在in vivo中的现象。此外，对于近来采用医用图像及医用检测技术的Patient Specific Diagnosis，同样也可采用计算力学的方法实现。其做法可从患者自身的脑CT图像中提取出血管形状，采用超声波流速仪检测的流速信息作为临界条件，进行接近实际的血流模拟。脑动脉瘤的手术危险性很大，因手术而导致半身不随、意识障碍等后遗症的比例为5％～10％。此外，因肿瘤破裂导致蛛网膜下出血的至死率很高，就目前而言，因尚无破裂危险度的预测手段，其唯一的方法只有手术。为了能预测肿瘤的破裂，在血管壁弹性的影响及血管分支影响的血液流出临界条件等方面，目前还存在着很多必须加以改进的课题。如果这些问题得以解决，将会对个体水平的脑动脉瘤的治疗发挥作用。(刘士新摘)
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包含肌肉、韧带组织的骨盆、髋臼3D有限元模型的构建
目的 尝试建立包含肌肉、韧带组织的骨盆、髋臼3D有限元模型.方法 基于多层螺旋CT扫描图片,经医学影像处理及建模软件Mimics 10.01和Simpleware 4.0建立起正常成人的骨盆髋臼实体模型,将由ScanIP模块下生成的8块特征骨组件的三角网格模型分别导人逆向工程软件Geomagic studio 10.0中进行修补与优化并进行模型的建立.结果 建立的人骨盆髋臼3D模型有限元节点数68 352个,单元数263 320个,该3D有限元模型严格符合骨盆髋臼生理解剖结构,股骨头于髋关节内可做各向活动,于计算机中可进行模拟观察.各解剖结构可分离显示,可通过加载应力现实力学特性.结论 包含肌肉及韧带的骨盆髋臼3D有限元模型,可以更逼真的显示骨盆髋臼生理解剖结构,更加符合人体解剖结构特点并贴近真实,在此基础上进行的力学加载计算结果将更加可靠.
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钱令希:乐观对待人生
钱令希是我国计算力学工程结构化设计的开拓者,国际著名工程学家,教育家.中科院院士.他25岁从比利时布鲁塞尔自由大学留学回国不久,就被云南大学聘为教授,从此开始了教书育人的事业,许多优秀人才出自他的门下,其中,两院院士就有6位.因此,钱令希有"伯乐院士"的美誉.
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有限元法及其在生物力学中的应用
有限单元法又称有限元素法(Finite Element Method FEM)是计算力学中的一种重要的方法,它是20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学,是现代科学和工程计算方面令人鼓舞的重大成就之一.有限元法初应用在工程科学技术中,它是一种数学物理方法,用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题.它作为一个具有理论基础和广泛应用效力的数值分析方法,可以求解过去用解析方法无法求解的问题,对于边界条件和结构形状都不规则的复杂问题,有限元方法是一种之有效的现代分析方法.现对近年来有关有限元法在生物力学中的应用研究进展综述如下.
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烤瓷熔附金属修复材料实验力学与计算力学比较研究
研究对烤瓷熔附金属PFM(Porcelain-fused-to-metal)修复材料进行力学分析的实验与计算方法,分析其相关程度和内在联系.制作不同金瓷比,外形为26mm×4mm×1.5mm 的PFM试件15个,分5组,每组3个,采用三点弯曲实验测量其弯曲强度及弹性模量,观察其变化规律,并与理论计算值比较,讨论其相关性.发现实验测量结果与理论计算结果有明显相关性,可以通过修正的理论公式来预测PFM的力学性质.PFM各组份的几何形态参数和力学参数与其总体力学性质有规律性关系,可以用通过校正的理论公式进行预测和改进.
