骨小梁髋假体柄植入的应力分析

目的:分析髋关节置换中实心钛合金假体与骨小梁假体柄植入的应力。方法:基于Mimics软件逆向建立股骨模型,并使用Geomagic软件对股骨模型进行优化,再通过SolidWorks软件将模型实体化。将截骨后的股骨与金属股骨柄进行装配,并将装配好的模型导入ABAQUS中进行有限元计算。将股骨上部分为内侧近端点(小转子区)、外侧近端(大转子区)、股骨干近端点(茎突中段周围)、远端区域(茎突末端周围和远端)4个区域(处于不同整合状态),计算步态、爬楼梯载荷下植入实心钛合金假体和骨小梁假体前后的股骨应力以及区域未整合时的界面应力,并通过应力椭球分析骨界面的变形类型。结果:在小转子区,步态和爬楼梯载荷下骨小梁假体相比实心钛合金假体应力屏蔽率分别降低了20.5%和14.7%。实心钛合金假体存在不同整合状态时,步态与爬楼梯载荷下界面拉应力最大分别为10.842、12.900 MPa,剪应力最大分别为7.050、6.805 MPa;而骨小梁假体存在不同整合状态时,步态与爬楼梯载荷下界面拉应力最大分别为3.858、4.389 MPa,剪应力最大分别为4.156、3.854 MPa。2种不同载荷下,界面内侧剪应力椭球开口朝向两侧,骨界面发生拉伸变形;界面外侧剪应力椭球上下开口,发生压缩变形。结论:全髋关节置换术后,骨小梁假体的整体性能优于实心钛合金假体,且假体-骨界面未整合边缘易发生应力集中以及变形,引发进一步失效。

预熟化对谷物煮制时间及营养成分影响研究

拟开发大米、小米、玉米、藜麦4种谷物预熟化的工艺路线,使用水浴加热方式对4种谷物进行处理。以各谷物的煮制时间、淀粉、还原性糖、蛋白质的含量作为评价指标,采用控制变量法对此工艺条件进行优化,谷物按直接干燥和-20℃冷冻后干燥两种方式进行处理,结果表明,大米预熟化较佳的工艺路线为:浸泡米水质量比1∶3,在80℃下水浴2 h,经-20℃冷冻后干燥,煮制时间为4 min。小米预熟化较佳的工艺路线为:浸泡米水质量比1∶2,在60℃下水浴2 h,经-20℃冷冻后干燥,煮制时间为3 min。玉米预熟化较佳的工艺路线为:浸泡米水质量比1∶3,在60℃下水浴2 h,经-20℃冷冻后干燥,煮制时间为4 min。藜麦预熟化较佳的工艺路线为:浸泡米水质量比为1∶2,在80℃水浴下加热3 h,经-20℃冷冻后干燥,煮制时间为3 min。

藜麦面包工艺研究

在保证藜麦面包营养的同时,使其口感更佳美味。以硬度、弹性、黏聚性和质构为评价指标,通过感官评分采用单因素试验对面包配方进行优化。结果表明,以藜麦粉和面包粉为基重,最佳工艺配方为藜麦粉添加量12%,干酵母添加量0.5%,发酵时间150 min,发酵湿度90%,发酵温度32℃,黄油添加量0.7%。此时,藜麦面包的硬度为2 427 N,弹性为714 mm,黏聚性366 mJ,藜麦杂粮面包感官评分97分。最佳藜麦面包工艺测得含水量14%,样品发酵后面团的体积扩大到原体积的2倍,蛋白质含量1.6%,还原糖含量1.13%。

人体全膝关节精细有限元模型建立及有效性验证

近年来利用数字三维模型对人体全膝关节进行生物力学分析在国内外迅速发展,但是缺乏完整精细的膝关节有限元模型;同时对所建立模型的验证也比较单一,仅从韧带或者软骨受力单方面进行有效性的验证,导致模型的实用性和广泛性受到限制。目的以一种创新、高效的方法三维重建精细人体膝关节有限元模型,包括股骨、胫骨、髌骨、腓骨、股骨软骨、胫骨软骨、髌骨软骨、腓骨软骨、半月板、交叉韧带、侧韧带、髌韧带等组织结构,并对整体模型有效验证。方法利用CT和MRI医学影像,使用Mimics、3-Matic、Geomagic、Solidworks、Abaqus软件获得完整、精细的人体膝关节模型;在内外髁中点施加1 000 N竖直向下载荷,分析膝关节内外间室的力学分布及软骨的力学响应;以胫骨平台髁间隆起为参考施加134 N前向推力,模拟临床中的抽屉实验(ADT),获取各韧带组织的生物力学响应,并与现有人体实验及模型对比。结果 1 000 N载荷下,股骨软骨最大Mises应力值为2.514 MPa,半月板最大Miese应力值为7.693 MPa,胫骨软骨最大Mises应力值为1.848 MPa,均分布于膝关节的内侧;内外侧软骨接触面积分别为476.080 8 mm^2和338.446 8 mm^2;内外腔室分别承担总载荷的60.57%和39.43%。134 N载荷下,胫骨平台前端的位移量为5.687 mm;前十字交叉韧带(ACL)最大Mises应力值为28.030 MPa,后十字交叉韧带(PCL)最大Mises应力值为16.730 MPa,内侧副韧带(MCL)最大Mises应力值为4.511 MPa,外科韧带(LCL)最大Mises应力值为3.751 MPa;交叉韧带与股骨止点的最大Mises应力值为15.270 MPa。结论建立的精细膝关节三维模型很好地重塑了人体膝关节相关生物力学特性;该精细膝关节模型仿真结果与现有实验数据非常接近,证明了模型的有效性;完整、有效的精细全膝关节有限元模型将为植入物手术、人体运动分析、康复研究等打下基础。

膝上截肢假体植入界面的应力分析

目的:对膝上截肢假体植入后的骨-假体界面不同的骨整合状态进行有限元模拟,分析界面的应力变化,以判断临床中假体是否松动。方法:依据一名健康男性志愿者的CT二维影像扫描数据,采用Mimics软件建立三维逆向截肢后股骨模型,使用SolidWorks软件建立假体模型。将装配好的模型导入Abaqus软件,将骨-假体界面分为7个区域,模拟计算不同区域未骨整合时(开裂)的界面应力。结果:当骨-假体界面存在未骨整合区域时,压应力最大增大172%,剪应力最大增大230%,且未骨整合区域与骨整合区域交界处出现应力集中的现象。结论:膝上截肢假体植入界面未骨整合时会显著增大界面的压应力和剪应力,界面局部应力过大可引起界面开裂,进一步演化可导致假体植入失效。

藜麦啤酒的研究进展

藜麦是一种营养价值丰富的假谷物,富含蛋白质、氨基酸、矿物质、维生素等,被联合国农粮组织认为是一种可以满足人体基本营养需求的单体植物。其具有降血脂、降血压等功效,有益于心脏病、高血压患者。所含的黄酮类化合物有助于预防退行性疾病,具有作为功能性食品的潜力。采用藜麦替代部分啤酒生产原辅料酿造具有特色和功能的啤酒成为研究热点,该文综合论述藜麦啤酒的营养价值和潜在优势,阐述糖化和发酵工艺及啤酒中的挥发性风味物质,为今后藜麦啤酒研究提供参考。

颈干角和前倾角变化对髋关节应力分布影响

本文建立了不同颈干角和前倾角的置换后有骨盆髋关节模型,通过数值模拟分析了颈干角和前倾角的变化对置换后髋关节各部分应力分布规律的影响.通过对不同颈干角和前倾角的髋关节模型进行数值模拟,发现随着髋关节模型颈干角和前倾角的改变,股骨和假体柄上的最大应力值及位置也会随之改变且呈现一定的规律性,说明颈干角和前倾角也是影响髋关节应力分布及应力值大小的重要因素.

骨小梁结构对髋关节置换的应力分布影响的研究

本文建立了置换前的髋关节模型及置换后有无骨小梁结构的髋关节假体模型,通过有限元数值模拟得到了带骨小梁结构的髋关节假体在生理载荷下的力学分布规律,初步研究臼杯骨小梁结构和袖套骨小梁结构对髋关节置换后的应力分布的影响,从生物力学的角度为骨小梁髋关节置换的临床应用提供一些参考.

Design of a New Multifunctional Wheelchair-bed

Currently, the aging of the population has become the world＇s social problem. With the increase of aging population and lots of disability, paralysis makes nursing care more difficult. Because of many elderly cannot get timely care, the phenomenon that the elderly have chronic diseases has become more and more serious. It is important to research and develop a new product which can help the elderly and the disabled for improving the quality of their life. This paper suggests a new type of mnltifunctional self-caring wheelchair-bed, which is combined with a wheelchair and a bed. The bed can realize the free conversion among user sitting, leg lifting and lying down, and also can implement the function of turning on sides. Particularly, the wheelchair can be easily separated from the bed and combined, so that patients and the elderly can move freely using it, and even it can be transformed into a standing type to satisfy the patient＇s standing demand, and to a certain extent, carry out the purpose of rehabilitation.

三点弯曲对镁合金AZ31降解速率影响的研究

本文主要研究三点弯曲作用力对镁合金AZ31接骨板降解性能的影响,有限元模拟设置两种不同孔形镁合金接骨板:相同直径圆孔(模型A)和不同直径圆孔(模型B),基于连续损伤理论实现其降解过程的仿真;体外降解实验中设置与有限元模拟相对应的试件A和试件B,在重要时间节点记录镁合金接骨板所产生的氢气和质量损失.通过有限元仿真与体外降解实验的结果对比可以得出:随着三点弯曲力的增加,镁合金接骨板氢气量和质损率随之增加;模型B是中间整体部分产生断裂,这种孔形使应力得到了有效分配,承受载荷比较均匀,腐蚀较为缓慢,孔形设置比较合理.