袖套结构联合肿瘤型假体柄初始稳定性的有限元分析

目的对新型梯形袖套联合不同长度(90、105、20、135 mm)、形状(直柄、曲柄)假体柄进行有限元分析,研究其初始稳定性的差异。方法建立股骨-袖套-假体有限元模型,设定其接触模式为面与面接触,模拟生理活动中单足站立、快速行走的加载条件,研究股骨-袖套-假体柄微动情况。结果单足站立及快速行走时,梯形袖套联合直柄微动值大于曲柄,当假体柄长度为120 mm时,微动峰值及微动平均值达高峰。梯形袖套联合直柄在单足站立及快速行走时微动平均值分别为(67.7±43.5)、(64.1±59.2)μm,微动峰值分别为121、146μm。随着假体柄长度及形状的变化,梯形袖套周围微动值保持不变。结论梯形袖套联合曲柄优于直柄,当假体柄长度为90 mm时,可保持最佳初始稳定性。

新型运动模式铰链膝关节假体磨损有限元分析

目的 对新型球轴运动模式铰链膝关节假体进行有限元分析,研究假体磨损仿真的方法及运动方式对假体磨损的影响。方法 基于球轴假体接触力学有限元模型,根据Archard磨损理论,建立磨损有限元模型,以各种运动数据为加载条件,模拟生理活动下膝关节的力学环境,研究球轴假体磨损情况。结果 对于胫骨衬垫,上下楼时平均和最大接触应力均高于步行,上楼时累积磨损体积大于下楼和步行,且磨损均主要发生在衬垫下表面。对于球轴衬套,仅步行时存在短时间接触和磨损,累积磨损体积为0.19 mm^(3)。结论 铰链膝关节假体的球轴运动模式可改善置换后膝关节力学环境,降低衬套磨损,延长假体生存期。有限元仿真可有效预测铰链假体的磨损,为其设计及改进提供理论支持。

骨水泥用于股骨近端组配式假体柄固定的有限元分析

目前对于骨干组配式假体重建股骨近端骨缺损情况下骨水泥鞘的生物力学性能尚不清楚,而骨水泥鞘因应力集中而出现疲劳破裂是导致骨干假体松动的主要生物力学因素之一.本实验模拟临床操作以骨干组配式假体重建股骨近端骨缺损,利用有限元软件进行仿真分析,探究假体不同近端柄长以及外加辅助钛板固定方式下对应近端骨水泥鞘的应力分布变化规律.结果显示随着近端柄长的增加,对应骨水泥鞘应力峰值逐渐降低;相同柄长条件下外加辅助钛板增加了骨水泥鞘的应力峰值.

双柔性平台的设计与分析

利用桥式放大器设计了新型二维微动平台,通过桥式放大器的1/4数学模型和微动平台的1/4数学模型分别应用矩阵法和拉格朗日能量法计算出微动平台的放大比和固有频率理论公式.在Solidworks12.0下建立了实例的三维模型,导入ANSYS12.0中.并对实例进行有限元静力学和模态仿真分析,与理论结果进行比较,误差分别为0.8%和3.5%.误差产生的可能原因为理论计算时假设微动平台的其余部分是刚性的,只有柔性铰链是柔性的,并忽略了各杆的弹性变形和内部应力,同时把铰链简化为刚度为Kα的扭簧.这些计算将为以后的微动平台制作、优化提供理论依据.

股骨近端骨干组配式假体在下蹲步态下的三维有限元分析

对骨干组配式假体重建股骨近端在下蹲步态下的生物力学特性进行分析,探究骨干组配式假体在下蹲步态下的稳定性及应力分布变化规律.根据已获得的CT数据利用计算机辅助技术建立完整的股骨-骨干组配式假体的三维有限元模型,将下蹲步态周期拆分为前期、中期与末期.通过对三维有限元模型施加下蹲步态下的关节力与肌肉力载荷,获得股骨-骨干组配式假体的应力分布.研究结果表明:在下蹲步态下股骨-骨干组配式假体中下段为主要承重部位,为应力主要集中处.其中在下蹲步态整个周期中,假体为股骨相应地分担了一部分应力,避免了应力集中,在下蹲步态三个时期中的末期应力最大为34.374 MPa.该研究能够为后续组配式假体的设计与改进与医学临床工作提供生物力学依据.

3D打印技术在骨肿瘤外科中的应用研究——前沿综述

为骨肿瘤患者制定个体化治疗方案并在术中精准彻底地切除肿瘤是目前肿瘤外科医生所面临的巨大挑战。3D打印技术是目前医疗领域实现个体化、精准化治疗的最有效手段之一，其自身特点和优势能够弥补传统骨肿瘤外科诊治中的缺点和不足，极大地提高骨肿瘤外科的个体化诊治水平和精度。在骨肿瘤外科临床活动中，3D打印技术主要用于制作：①术前规划或模拟手术用的解剖模型；②术中截骨或置钉用的辅助导板；③个体化的植入物、假体；④修剪移植骨的塑形模板；⑤假体原型。3D打印技术在骨肿瘤外科中的优势主要表现在：优化手术方案、减少手术时间及术中出血量、减少术中医师及患者放射线暴露的时间、精确切除肿瘤组织、降低术后并发症及手术花费、提高手术成功率及术后疗效等等。通过回顾3D打印技术在骨肿瘤外科中的相关文献，对3D打印的五种主要用途从手术时间、术中出血量、放射线暴露时间、术后疗效、并发症、肿瘤复发率、打印物品精度、诊疗成本8个方面进行分析和评价，最后分别从骨肿瘤的不同部位及3D打印技术的不同用途两个方面进行总结归纳，旨在总结3D打印技术在骨肿瘤外科临床中的应用，使其应用条理化以便加深临床医师对于3D打印技术的了解，同时分析3D打印技术在骨肿瘤外科中的应用趋势、潜在优势和不足，拓展3D打印技术在骨肿瘤外科诊治的新思路。