人体胸廓三维有限元模型的建立及应力分析研究

目的建立人体胸廓有限元计算机模型,并对模型进行模拟胸部按压应力分析以验证其有效性,为探讨心肺复苏时胸外按压的机制及临床效果提供生物力学研究的新思路。方法采用螺旋CT对一成年男性新鲜尸体标本进行胸部扫描,在此基础上建立完整人体胸廓的三维有限元模型。对模型进行垂直方向模拟按压加载,分析胸廓各部位的位移及应力分布。结果建立了包括锁骨、肋骨、脊柱等结构的人体胸廓的三维有限元模型,共356562个节点、215808个单元,并依据CT图像灰度值将模型区分为6种材料性质。垂直方向按压加载,向下移位最大部位是胸骨,而应力集中部位是肋骨最后部。结论重建的人体胸廓具有非常精确的组织结构信息,能够为人体胸廓按压提供生物力学仿真基础。

心肺复苏中胸外按压作用及研究进展

心肺复苏(CPR)中基础生命支持(BLS)是整个复苏过程的基础和关键,胸外按压在BLS的地位越来越受到重视,有关胸外按压的频率问题、胸外按压与呼吸比例的问题以及胸外按压确切机制一直是急诊医学界关注的焦点,我国心肺复苏的基础研究应该进一步的加强。

大、小直径钛网对终板-钛网界面应力分布影响的比较

目的比较大、小直径钛网植骨对颈椎椎体次全切除减压终板-钛网界面应力分布的影响。方法利用Ansys 9.0软件的建模功能,建立大、小直径钛网植骨钢板固定手术模型。分别对模型施加80 N预载荷及1.8 Nm力矩,使其产生轴向压缩、前屈和后伸运动,选取终板-钛网界面7个接触点,提取各个点的von Mises应力,然后进行比较。结果在各种工况下,大直径钛网植骨C4下终板-钛网界面(七个点的平均值分别为6.71、7.19、9.04 Mpa)和C6上终板-钛网界面各个接触点的应力(七个点的平均值分别为7.61、8.23、9.97 Mpa)分别小于小直径钛网植骨C4下终板-钛网界面(七个点的平均值分别为9.05、9.81、12.06 Mpa)和C6上终板-钛网界面相应接触点的应力(七个点平均值分别为10.65、11.59、14.26 Mpa)。结论大直径钛网植骨能够降低终板-钛网界面的应力,避免终板应力的过度集中,从而降低钛网下沉的发生率,但应用于临床有待于进一步研究。

齿状突Ⅱ型骨折三维有限元模型的建立

目的 建立具有详细解剖结构的上颈椎齿状突Ⅱ型骨折（C0-3）三维非线性有限元模型.方法 将CT体层扫描图像导入Mimics软件进行上颈椎三维模型重建,横行去除齿状突基底部骨质,模拟齿状突Ⅱ型骨折.导入有限元软件Ansys 9.0进行分析计算.模型中韧带以非线性的弹性元素建模,分为弹性区和中性区,分别定义元素性质,韧带的起止点及横截面积根据文献确定.在枕骨底施加40N的预载荷和1.5 Nm的力矩使其产生前屈、后伸、旋转、侧屈运动,将模型的活动度（ROM）与齿状突Ⅱ型骨折的体外实验结果对比进行验证.结果 模型有229 047个节点和152 475个单元,寰枢节段运动范围：屈伸38.3度,侧屈20.4度,旋转74.2度,与体外实验结果相符合.结论 建立的上颈椎齿状突Ⅱ型模型具有较高的真实性,可以用于生物力学分析实验.

具有可扩张翼的动力髋螺钉固定股骨转子间骨折的三维有限元分析

目的运用三维有限元法探讨具有可扩张翼的动力髋螺钉固定股骨转子间骨折的生物力学稳定性。方法基于正常成人股骨及动力髋螺钉的CT扫描数据,利用Mimics 13.0、Freeform、Ansys 14.0软件建立具有可扩张翼的动力髋螺钉和普通动力髋螺钉固定的股骨转子间骨折有限元模型;运用有限元分析软件Ansys 14.0,模拟70 kg正常人缓慢行走单腿站立状态的轴向压缩试验及在股骨近端加载一定扭转力矩的扭转实验,比较两组内固定和股骨的应力分布情况,分析两种内固定的生物力学稳定性。结果在轴向压缩试验中,两种骨折内固定模型应力分布情况相似,两组股骨模型的总体应力分布较均匀,两组内固定模型在拉力螺钉与侧方钢板套筒连接部位可见应力集中;在扭转试验中,具有可扩张翼的动力髋螺钉固定的股骨转子间骨折有限元模型可抵抗25 N·m以上、50 N·m以下的扭矩,而普通动力髋螺钉固定的股骨转子间骨折有限元模型只能抵抗5 N·m以上、10 N·m以下的扭矩。结论具有可扩张翼的动力髋螺钉固定股骨转子间骨折的生物力学稳定性较普通动力髋螺钉更具优势。

髋关节保护器的研究现况及展望

目的总结髋关节保护器(hip protector,HP)的应用及研究现况,探讨目前存在的问题及进一步研究方向。方法查阅国内外近年关于HP的文献,进行分析总结。结果目前生物力学试验研究显示HP具有良好的防护摔倒所致髋关节骨折的效果,而在临床应用中未显示有确切的相关防护效果。结论 HP生物力学试验中防护效果较好可能与其采用较低冲击能量有关;临床应用中HP依从性差被认为是导致其防护效果差的最主要原因。

有、无垫片钛网植骨对终板-钛网界面应力分布影响的比较

目的比较有、无垫片钛网植骨对颈椎前路椎体次全切除减压终板-钛网界面应力分布的影响。方法利用Ansys9．0软件的建模功能，建立有、无垫片钛网植骨钢板固定手术模型。分别对模型施加80N预载荷及1．8Nm力矩，使其产生轴向压缩、前屈和后伸运动，选取终板-钛网界面7个接触点，提取各个点的yonMises应力，然后进行比较。结果在各种工况下，有垫片钛网植骨C4下终板．钛网界面（5．43、5．74、6．88）Mpa和C6上终板．钛网界面7个各个接触点的应力（7．61、8．23、9．97）Mpa分别小于无垫片钛网植骨C4下终板-钛网界面（7．46、8．12、10．04）Mpa和C6上终板-钛网界面相应接触点的应力（10．65、11．59、14．27）Mpa。结论有垫片钛网植骨能够降低终板-钛网界面的应力，避免终板应力的过度集中，从而降低钛网下沉的发生率。