有限元法在髋关节运动力学研究中的应用进展

人工关节置换术是治疗多种髋关节疾病的有效方式,置换后的运动生物力学研究日益受到重视。有限元法对复杂物体的运动生物力学分析具有独特优势,在人工髋关节置换术后的运动力学研究中有较多应用。该文回顾该领域文献,对有限元分析法应用于髋关节置换术后运动力学的研究进展作一综述,涉及髋臼及股骨体的应力应变分布、应力遮挡、假体松动、假体的优化设计、假体的初期稳定性以及肌肉力载荷影响等方面。

上肢运动学研究进展

人体上肢是人类各部分肢体中最灵活的部分,由手骨、尺骨、桡骨、肱骨以及相互协调运动的关节和肌肉、韧带等周围软组织组成,结构复杂,且具有重要的生理功能。在日常的生活中具有灵活性高、运动范围广、各部分协调性强等特点。人体上肢创伤性骨折、运动性损伤、慢性关节炎、关节畸形、肿瘤等疾病的发病率较高,对这些疾病的病因目前尚未完全清楚。

计算机辅助创建骨折内固定有限元示教模型的研究

目的:利用骨折三维仿真实体模型,描述骨折内固定有限元模型的创建过程,为骨科教学提供模式借鉴。方法:将Mimics17.0重建出来的完整股骨3D模型以STL格式导入逆向工程软件Geomagic studio 12.0,以平面截面功能模拟截骨,再经过"探测曲率→降级轮廓线→构造曲面片→构造格栅→拟合曲面"等步骤,拟合成NURBS曲面,再导入交互式CAD/CAM软件UG8.0,利用建模模块下的缝合功能缝合成三维仿真实体模型,利用三维绘图软件Pro E5.0绘制内固定模型,将骨折模型和内固定模型导入有限元前后处理软件Hypermesh11.0装配成骨折内固定系统,并在该软件下最终完成有限元模型的制作。结果:成功创建了生动、逼真且对有限元建模学习有启发作用的骨折内固定模型。这种以练代教的趣味模式充分调动了学生的自主性和积极性,学习成绩普遍提高。结论:医学生、实习生、进修生皆可从这些虚拟建模方法中更好地巩固生物力学知识,掌握骨科力学特征。计算机辅助教学为学生提供了广阔的实践平台,是革除应试教育弊端、培养学生创造能力的突破口,非常值得各大医院在教学实践中推广。

关节置换虚拟手术的数字化背景

目的通过对模拟仿真手术发展进程的历史回顾,阐明关节置换虚拟手术的数字化背景。方法查阅国内外近年有关虚拟手术的最新文献,归纳、整理、总结出关节置换虚拟手术的数字化原理。结果遵循三维重建、图像融合、图像分割、人机交互、离线仿真等基本步骤,一些简易的虚拟手术在计算机软件辅助下得以实现。结论数字化技术贯穿着虚拟仿真二十多年的进程,这一高新医技既有科研效应,又有教学效能,更有临床效益,因而前景无限。

膝关节置换虚拟手术一例报道

虚拟手术通过人机交互,将手术台上医师对病人的诊疗行为数字化,映射到虚拟桌上排演程序对虚人遥控开刀的动画。本文报道一例膝关节置换手术,展示以Mimics中的Simulation性能模拟截骨、植入假体的过程。这类模拟手术在术前获得了手术部位信息,为置换术中的截骨正畸、假体植入等操作提供精准的预判,术中失误将随之减少,实习生也将因此而熟习外科教程,无论对临床或教学都有实用价值。