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  • 简介:摘要在某吊放装置的设计过程中,运用有限分析软件ANSYS对装置结构进行优化设计,通过分析比较多个不同结构参数,使装置在满足使用强度要求的同时,降低装置重量,根据求解结果,对不影响结构强度的其它部位进行优化设计。

  • 标签: 有限元分析 结构优化
  • 简介:摘要肩袖撕裂是临床3大骨骼肌肉系统疾患之一,而冈上肌腱是最常见的病变部位。肩袖撕裂可引起慢性肩痛、力弱及关节活动受限,并导致肩关节的继发性退行性变。由于传统的生物力学实验受到测量技术和伦理问题的限制,肩袖的生理及病理状态下的应力分布几乎无法获取。近年来,随着计算机技术、软件开发和图像处理的不断发展,构建肩袖有限模型的技术日臻成熟,已经为肩袖撕裂的发病机制及手术技术的研究提供了强有力的支持,成为肩袖生物力学研究不可缺少的工具。因此,在查阅近几年国内外相关文献后,本文仅就有限分析在肩袖撕裂的发生及发展机制、肩袖修复手术中的应用进展作一综述,以资参考。

  • 标签: 肩关节 有限元分析 生物力学 肩袖撕裂
  • 简介:摘要目的通过有限分析股骨转子间骨折六部分分型各型骨折经股骨近端内侧钢板固定后的稳定性,探讨股骨近端内侧钢板对股骨近端内侧壁的支撑作用。方法运用有限法建立股骨转子间骨折六部分分型各型骨折以股骨近端防旋髓内钉(PFNA)、内侧钢板(双皮质)、PFNA+内侧钢板(单皮质)固定后的模型。按参考文献提供参数,对模型的边界条件及材料属性进行设定,按体重70 kg的成人正常行走时髋部受力峰值进行加载。按上述条件得到21组内固定模型的应力与形变位移图,分析各组模型重要部位的应力峰值及各骨折块的位移数据。结果PFNA固定各型骨折时,股骨各重要位置承受应力变化及骨折块位移幅度均较小,大转子部位的骨折块位移增加幅度稍大;内侧钢板固定时,随着骨折块的增加,尤其是外侧骨折块的增多,股骨重要位置处及内固定自身所承受的应力均明显的增加,骨折块位移大幅增加,但内侧骨折块位移幅度始终较小;PFNA+内侧钢板固定时,股骨各重要位置承受应力变化及骨折块位移幅度是3种内固定方式中最小的。结论股骨近端内侧钢板能有效减小股骨近端应力的集中程度,对股骨近端内侧壁起到较好的支撑作用;对于不稳定型骨折应用PFNA辅助内侧钢板固定时较单独应用PFNA能有效降低股骨所受应力,各骨折块位移均未见明显增加,且内固定本身应力未见明显异常,能起到坚强固定的作用。

  • 标签: 股骨 骨折 骨折固定术,内 股骨近端内侧壁
  • 简介:摘要中耳听骨链系统是一个典型的形态不规则而构造精巧的牛顿力学系统,在声波的传导过程中起到重要作用。但中耳结构微小,侵入测量困难,其复杂的结构功能及传导性听力损失的发病机制在临床及理论研究中还有很大的空间值得探讨。为了研究这其中的动力学行为,分析传音机制及某些病变机制,目前已经建立许多中耳有限模型。本文总结近年来关于中耳有限模型的研究现状,以期帮助相关领域的研究者形成总体认识。

  • 标签: 中耳 听骨链 力学 限定因素分析,有限元分析
  • 简介:摘要目的建立腰椎髂骨联合内固定的有限模型并进行生物力学分析。方法选择1位健康成年男性志愿者,行腰椎及骨盆64排螺旋CT扫描,将原始数据以.dicom格式导入Mimics 16.0软件,进行骨盆三维重建,同时确定L4、L5椎弓根和髂骨安全区螺钉置入几何钉道、自由钉道;通过Solidwoks 2012软件建立髂骨腰椎联合内固定钉棒系统模型,导入Ansys 12.0软件中进行装配。应用500 N轴向压缩载荷,测量两种钉道模型在前伸、后屈、左右侧屈及左右旋转等工况下的位移、von Misses应力分布结果。结果两种钉道模型在前屈、侧屈、后伸工况下整体位移、应力及在前屈、侧屈工况下螺钉的最大应力值表现的较为接近,但在旋转工况下几何钉道模型的整体位移、应力以及在后伸、旋转工况下螺钉的应力均明显小于自由钉道模型。骨盆最大应力均在固定螺钉表面,数值在190~260 MPa,连接骶骨与椎体的2枚螺钉的折弯处为应力集中区域,最大von Misses应力出现在纵向杆的L4~L5椎弓根螺钉。在旋转载荷情况下,连接L4~L5椎弓根螺钉和髂骨螺钉的纵杆上部承受最大应力。结论通过数字化分析确定的腰髂固定几何钉道有更高的抗疲劳、抗旋转以及整体稳定性,腰髂内固定系统可有效分担椎体所受应力。

  • 标签: 生物力学 有限元分析 解剖学 腰髂固定
  • 简介:摘要排气系统是车辆的重要组成部分,负责发动机尾气排放。它的降噪、尾气净化和压力损失等问题已被广泛的关注,但其静力学特性却没有引起足够的重视。传统的排气系统同发动机和车体相连,排气系统的静力学特性的好坏对排气系统的寿命有较大影响,影响到汽车的整体性能以及人们对车辆的主观评价。在使用UG建立排气消声器模型后,利用ANSYSWORKBENCH对所建立的排气消声器模型进行静力学分析。通过该分析为消声器的设计提供理论依据以及方法。

  • 标签: 排气系统 静力学分析 建模
  • 简介:摘要目的运用有限法分析评价不同骨密度条件下椎弓根螺钉拔出过程中的应力分布和最大拔出力,探讨安全植入椎弓根螺钉内固定的最低骨密度。方法基于河北医科大学第三医院2021年1月就诊的1例健康男性志愿者的腰椎CT平扫数据和标准椎弓根螺钉参数,建立腰1椎体和椎弓根螺钉的三维模型,将椎体按骨密度值(QCT法)分为A组(BMD=120 mg/cm3)、B组(BMD=110 mg/cm3)、C组(BMD=100 mg/cm3)、D组(BMD=90 mg/cm3)、E组(BMD=80 mg/cm3);依据参考文献完成材料赋值后,向所建立的5组有限模型模拟轴向拔出力实验,观察各组螺钉应力分布及最大轴向拔出力,对所测指标进行不同骨密度之间的对比分析。采用单因素方差分析。结果A~E组有限模型的最大拔出力分别为(1 834±78)、(1 626±65)、(1 441±55)、(1 141±48)、(1 039±42) N,组间比较差异有统计学意义(F=3.413,P<0.05)。骨密度每下降10 mg/cm3,最大轴向拔出力相应下降11%、23%、43%、51%。螺钉最大主应变出现在螺钉的尾端,拔出过程中螺钉的最大应力由尾端逐渐向头端移动。结论随着骨密度下降,椎弓根螺钉稳定性会相应出现减低。最大拔出力从D组(BMD=90 mg/cm3)开始出现大幅度下降。故对需要行椎弓根螺钉内固定的患者,术前应常规行QCT法检测骨密度,当椎体骨密度低于90 mg/cm3(男性≥70岁,女性≥60岁)时,不建议单独应用椎弓根螺钉系统。

  • 标签: 骨密度 骨质疏松 椎弓根螺钉
  • 简介:摘要目的:建立房水流动及虹膜变形的数学模型,定量分析因瞳孔阻滞造成前后房压差所引发的闭角型青光眼发病机制。方法:数值模拟研究。研究正常虹膜形状(虹膜-晶状体间隙为30 μm)和瞳孔几乎后粘连(虹膜-晶状体间隙为5 μm、2 μm)下的房水流动及虹膜变形,利用计算流体动力学数值求解房水流动,并基于单向流固耦合技术进行虹膜在流场作用力下变形的有限分析。结果:30 μm的正常虹膜-晶状体间隙前后房的压力几乎相等;对于5 μm和2 μm的虹膜-晶状体间隙,后房比前房压力分别高31 Pa和815 Pa。利用乘幂函数对前后房压差与虹膜-晶状体间隙之间的关系进行拟合,发现当该间隙小于3 μm后,前后房压差将异速增加形成显著虹膜膨隆,导致虹膜表面与角膜接触,引发房角关闭。结论:从生物力学的角度分析虹膜膨隆与房水流动的相互作用特征,能进一步定量揭示原发性闭角型青光眼瞳孔阻滞发病机制。

  • 标签: 房水流动 虹膜变形 青光眼 流固耦合 数值研究
  • 简介:摘要目的建立3种不同内固定系统植入人体内的三维模型,互相之间进行力学参数对比,分析皮质骨钉道(CBT)螺钉系统治疗腰椎结核的临床可行性。方法实验通过对广西壮族自治区人民医院于2020年6月30日招募的1名正常成年志愿者L2~L4腰椎的CT数据进行建模,在Ansys中对3种模型施加500 N压力,比较内固定系统、钛笼底部、末节椎体椎体的受力、位移、应力分布以及不同工况下椎体定点角度变化,从生物力学的角度解释CBT螺钉固定系统治疗腰椎结核的优势。结果结果显示,CBT螺钉固定系统在侧弯时最大应力为194.84 N,传统椎弓根螺钉固定最大应力为196.48 N,结果基本相同。后伸时,CBT螺钉固定系统在对抗后伸扭矩时最大应力为104.17 N,观察位移可以或得相同结果,这表明CBT螺钉固定系统可以获得更坚强的稳定性。相邻阶段的短椎弓根螺钉与CBT螺钉对比可以看出,CBT螺钉固定系统可以获得更满意的稳定性。结论与短椎弓根螺钉固定系统比较,CBT螺钉固定系统可以更有效重建腰椎结核术后的稳定性,同时保留了腰椎更多运动节段,在临床上应当推广使用。

  • 标签: 皮质骨钉道螺钉 腰椎结核 有限元分析
  • 简介:摘要介绍FRP筋混凝土柱有限模型的建立,采用ABAQUS建立FRP筋体和混凝土,并在ABAQUS中考虑两者间的粘结滑移及其在偏心受压荷载作用下受力性能,并在此基础上去掉代表滑移的弹簧单元后,再对其承载力进行研究,并最终验证考虑FRP筋与混凝土的粘结滑移,即在筋体与混凝土之间加入弹簧单元后进行模拟是可行的。

  • 标签: FRP筋 混凝土 弹簧单元 滑移
  • 简介:摘要有限分析方法是一种将复杂的大问题分解为多个小问题来解决的方法,借此它可以用多个小元素去模拟真实的物理系统,极大地推动了生物力学的发展。生物力学一直以来都是脊柱外科的热门研究方向,而有限分析方法在脊柱生物力学中的应用也颇为广泛:可以在计算机上模拟健康的脊柱,研究正常脊柱在各种状态下的应力,为脊柱的基本应力研究提供帮助;可以模拟病变和退行性变时的脊柱,研究其在各种场景下的应力,为疾病的治疗提供方向;可以模拟不同的手术方式,研究不同的手术方式后脊柱以及内固定的应力情况,以此选出对患者来说最佳的手术方式;同时也可以模拟不同的内置物,研究不同内置物在体内和体外的应力,为术中内置物的选择以及内置物的升级优化提供指导。本文主要阐述有限分析方法在脊柱外科中的应用及进展,为今后的脊柱生物力学研究和脊柱外科的临床治疗提供更多的参考。

  • 标签: 脊柱 生物力学 有限元分析 内置物
  • 简介:摘要目的探讨前路枕骨髁钢板螺钉内固定相较于常见前路枕颈融合内固定装置治疗上颈椎不稳的性能差异。方法选取1名28岁健康成年男性志愿者的枕颈部CT数据建立有限模型,包括正常模型、单纯人工椎体(异形钛笼+斜坡螺钉)内固定模型、斜坡钢板螺钉内固定模型、前路枕骨髁钢板螺钉内固定模型,在枕骨上表面施加50 N载荷和1.5 N·m扭矩,使模型产生屈伸、侧弯及旋转运动。比较各模型在屈、伸、侧弯、旋转工况下的活动度、内固定应力峰值及颅骨应力峰值的分布。结果在屈、伸、侧弯、旋转工况下,正常模型活动度分别为18.65°、15.35°、9.82°、34.68°;单纯人工椎体内固定模型分别为3.20°、3.63°、2.94°、3.92°;斜坡钢板螺钉内固定模型分别为0.40°、0.50°、0.35°、0.89°;前路枕骨髁钢板螺钉内固定模型分别为0.27°、0.33°、0.13°、0.30°。在屈、伸、侧弯、旋转工况下,相较于单纯人工椎体内固定模型,斜坡钢板螺钉内固定模型活动度分别减少87.5%、86.2%、88.1%、77.3%,前路枕骨髁钢板螺钉内固定模型分别减少91.5%、90.1%、95.6%、92.3%。在屈伸、侧弯、旋转工况下,单纯人工椎体内固定的应力峰值分别为52.3 MPa、51.9 MPa、52.6 MPa;斜坡钢板螺钉内固定分别为100.1 MPa、158.1 MPa、170.6 MPa;前路枕骨髁钢板螺钉内固定分别为114.2 MPa、62.9 MPa、132.9 MPa。在屈伸、侧弯、旋转工况下,单纯人工椎体内固定时的颅骨应力峰值分别为52.9 MPa、50.9 MPa、62.3 MPa;斜坡钢板螺钉内固定时分别为19.7 MPa、55.9 MPa、38.3 MPa;前路枕骨髁钢板螺钉内固定时分别为37.8 MPa、15.0 MPa、16.3 MPa,舌下神经管附近骨质应力远小于颅骨应力峰值,接近于0 MPa。结论在异形钛笼前方加用前路枕骨髁钢板螺钉内固定能提升枕颈融合的稳定性,未见明显应力集中,并且对颅骨及舌下神经管影响较小,是上颈椎不稳的一种安全可靠的前路内固定方式。

  • 标签: 颈椎 内固定器 有限元分析 脊柱融合术
  • 简介:摘要目的利用三维有限模型分析舌侧活动翼矫治技术内收下前牙过程中牙列的位移趋势和牙周膜应力分布。方法利用志愿者的锥形束CT数据及舌侧活动翼托槽实体数据,建立排齐后的下颌牙列及矫治器的三维有限模型,在此模型上施力内收下前牙,初步分析下牙列的初始位移特点以及牙周膜应力分布。结果加力后,下颌中切牙倾斜移动伴有压低;侧切牙、尖牙少量舌侧移动;第二前磨牙远中倾斜略有舌倾;第一磨牙比较稳定;第二磨牙整体略有近中倾斜,牙冠则表现为舌倾和远中舌向扭转;在内收时,应力主要集中于下颌中切牙,尤其是牙颈部和根尖部。结论舌侧活动翼矫治技术内收下前牙时对前牙压低的同时后牙支抗有一定保护作用,对牙弓形态有良好控制。

  • 标签: 舌侧活动翼矫治技术 内收前牙 三维有限元分析
  • 简介:摘要目的探讨可动人工腰椎置入后对腰椎活动度、关节突关节及终板应力的影响,为其临床应用奠定生物力学基础。方法选取1名健康成年男性的全腰椎CT数据,构建生理有限分析模型并进行有效性验证(生理组)。将生理组模型L3椎体及邻近椎间盘切除后复制两组,一组置入可动人工腰椎各组件构建非融合模型(非融合组),另一组置入钛笼、钛板等构建融合模型(融合组)。于三组加载500 N的轴向载荷和10 Nm扭矩载荷,模拟前屈、后伸、左右侧弯、左右扭转6个方向的运动,对比相同工况下三组手术部位(L2~3、L3~4)及邻近节段(L1~2、L4~5)腰椎活动度和邻近节段关节突关节(J1~2、J4~5)、L2下终板及L4上终板应力峰值。结果非融合组手术部位在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左扭转、右扭转6个方向的活动范围分别为L2~3 3.9°~8.7°、L3~4 3.6°~8.4°,较融合组(L2~3 0.1°~0.2°、L3~4 0.1°~0.1°)明显增大,较生理组(L2~3 2.3°~6.0°、L3~4 2.3°~7.1°)略有增加。非融合组邻近节段活动范围分别为L1~2 1.4°~4.3°、L4~5 1.4°~6.0°,小于融合组(L1~2 2.1°~6.1°、L4~5 3.3°~8.6°),与生理组(L2~3 2.3°~6.0°、L4~5 2.3°~7.1°)较相似。非融合组邻近节段关节突关节在后伸、左右侧弯、左右扭转方向von Mises应力峰值范围分别为J1~2 7.07~19.21 MPa、J4~5 6.12~12.99 MPa,与生理组(J1~2 8.42~18.53 MPa、J4~5 7.49~11.70 MPa)相近,小于融合组(J1~2 10.54~21.16 Mpa、J4~5 10.63~16.13 MPa)。非融合组L2下终板与L4上终板在上述6个运动方向上的最大von Mises应力分别为29.39~54.72 MPa、32.31~47.87 MPa,较融合组L2下终板(21.20~42.07 MPa)、L4上终板(22.50~36.76 MPa)和生理组L2下终板(11.04~29.55 MPa)、L4上终板(13.12~21.32 MPa)均有明显增加。结论与传统融合假体相比,可动人工腰椎的置入可重建手术部位在屈伸、侧弯、扭转等方向上的活动度,显著降低对邻近节段及邻近节段关节突关节的影响,理论上可减少假体下沉的发生率。

  • 标签: 腰椎 脊柱骨折 椎关节突关节 有限元分析 假体
  • 简介:摘要目的建立Lisfranc韧带损伤三维有限模型,比较钉板内固定与实心螺钉固定后的生物力学稳定性。方法采集正常人体足部的CT断层扫描数据,重建足部几何形态,截断Lisfranc韧带、第1、2跖骨跖跗韧带,模拟单纯韧带断裂的Lisfranc损伤。应用Abaqus6.14软件分别在钉板固定模型(共2块锁定钢板+8颗锁定螺钉+1枚实心螺钉)及螺钉固定模型(3枚实心螺钉)上加载载荷后进行有限分析,比较两种模型整体的应力应变情况、足骨的应力分布和位移以及内固定系统自身的应力分布。结果在相同载荷下,钉板固定模型整体的应力分布集中在钉板系统上,螺钉固定时内固定应力同样明显高于骨质;两种固定下整个足部模型的形变均为足弓下榻,内侧柱明显。钉板固定模型内中柱的钉孔应力最大为39.91 MPa,小于螺钉固定模型的53.13 MPa。钉板固定模型内侧楔骨与第1跖骨相对位移为8.515×10-1 mm,大于螺钉固定模型的3.893×10-1 mm。二者内固定自身均有应力集中现象,钉板固定应力集中于固定第1跖跗关节的钢板中段偏腓侧,两端应力分布较小,螺钉固定应力峰值位于固定第1跖跗关节的内侧柱螺钉中部,明显高于钉尖和钉尾。钉板系统应力峰值为239.5 MPa,小于螺钉系统的256.8 MPa。结论实心螺钉内固定Lisfranc损伤中表现出的生物力学稳定性强于背侧钢板,但其自身承受应力更多,发生断钉的风险也更高。

  • 标签: 有限元分析 生物力学 内固定器 Lisfranc损伤
  • 作者: 唐忠旺 石伟华 夏斌 杨婧懿 赵一姣 王媛媛
  • 学科: 医药卫生 >
  • 创建时间:2022-12-13
  • 出处:《中华口腔医学杂志》 2022年第03期
  • 机构:北京大学口腔医学院·口腔医院儿童口腔科 国家口腔医学中心 国家口腔疾病临床医学研究中心 口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心 口腔数字医学北京市重点实验室,北京100081,北京大学口腔医学院·口腔医院口腔医学数字化研究中心 口腔修复教研室 国家口腔医学中心 国家口腔疾病临床医学研究中心 口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心 国家卫生健康委口腔医学计算机应用工程技术研究中心 口腔数字医学北京市重点实验室,北京100081
  • 简介:摘要目的通过有限法探索乳磨牙非金属冠制作的关键参数,为乳磨牙非金属冠的临床应用提供参考。方法构建下颌第二乳磨牙三维模型;限定牙冠厚度为0.5 mm,设计无角肩台解剖式、无角肩台非解剖式、刃状边缘解剖式、刃状边缘非解剖式4种牙冠形态;对无角肩台非解剖式牙冠设计0.50、0.75、1.00、1.25、1.50 mm 5种牙冠厚度,对牙冠分别赋予聚醚酮酮(polyetherketoneketone,PEKK)(PEKK组)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)树脂(PMMA组)和树脂浸润陶瓷(树脂浸润陶瓷组)3种不同材料,模拟垂直及倾斜加载,对模型各组件进行应力及疲劳分析;将上述0.50、0.75、1.00、1.25、1.50 mm 5种厚度的无角肩台非解剖式牙冠的材料赋予为PMMA树脂,模拟牙冠旋转脱位,对不同厚度的无角肩台非解剖式牙冠进行非轴向固位分析。结果构建下颌第二乳磨牙有限模型后,静力及疲劳分析显示无角肩台非解剖式牙冠及粘接剂层的von Mises应力峰值最小,安全系数最高。对比不同材料,树脂浸润陶瓷组在牙冠颊侧边缘出现明显的应力集中,PEKK组粘接剂层出现应力集中。非轴向固位分析显示0.50、0.75、1.00、1.25、1.50 mm 5种厚度的牙冠在转动相同角度时需要的扭矩大小分别为4 856.1、4 038.1、3 497.3、3 256.3及3 074.3 N⋅m,各组粘接剂断裂面积大小:0.50 mm组<0.75 mm组<1.00 mm组<1.25 mm组<1.50 mm组。结论乳磨牙非金属冠的设计中,冠的边缘设计建议为无角肩台,内冠形态为非解剖式,面最小预备量为1.00 mm,制作材料建议采用与牙本质及粘接剂弹性模量接近且各项测评性能较稳定的PMMA树脂材料。

  • 标签: 牙,乳 牙修复体 非金属材料 有限元分析 牙应力分析
  • 简介:摘要目的探讨股骨组件及胫骨组件冠状面位置变化对股骨及胫骨生物力学的影响。方法取1名汉族男性志愿者的左侧膝关节CT及MRI图像,建立正常膝关节三维有限模型(finite elemental model,FEM)。设计股骨组件及胫骨组件内翻6°、内翻3°、0°、外翻3°、外翻6°,组合成25个膝内侧单髁置换FEM。沿股骨机械轴加载1 000 N载荷,观察von Mises云图应力分布,测量外侧间室载荷比例,测量胫骨组件下方松质骨及内侧皮质骨、聚乙烯衬垫上表面、外侧间室股骨软骨高接触应力值。将与中立位(胫骨及股骨假体内外翻0°、胫骨假体后倾5°)比较有统计学意义的指标通过散点图标识,找出点项目密集区和稀疏区,比较两区有统计学意义的项目数量,确定股骨组件、胫骨组件优化位置。结果股骨组件0°位放置时,胫骨从内翻6°至外翻6°各组合的胫骨组件下方松质骨高接触应力差异无统计学意义;胫骨组件0°位放置时,股骨组件内翻6°、外翻6°组件下方松质骨高接触应力值与中立位比较增加(9.21±3.38)MPa和(9.08±4.13)MPa(P<0.05)。股骨、胫骨组件从内翻6°至外翻6°变化时,胫骨下方内侧皮质骨高接触应力值逐渐下降(P<0.05)。股骨组件0°位放置时,胫骨组件从内翻6°至外翻6°各组合聚乙烯衬垫上表面高接触应力值的差异无统计学意义;胫骨组件0°位放置时,股骨组件内翻6°、外翻6°组与中立位组比较分别增加(2.88±2.53)MPa和(3.47±2.86)MPa(P<0.05);股骨及胫骨组件从内翻6°至外翻6°变化时,外侧间室载荷比例及外侧间室股骨软骨高应力值逐渐下降(P<0.05)。稀疏区(股骨或胫骨从内翻3°至外翻3°的所有组合的集合)有统计学意义的指标比例(2.8%,1/36)明显小于密集区(去除稀疏区以外的所有组合的集合)的比例(57.8%,37/64),差异有统计学意义(χ2=29.61,P<0.001)。结论在下肢力线正常、关节线不变的条件下,膝关节内侧固定平台单髁假体放置位置为股骨组件、胫骨组件内翻、外翻角度不宜超过3°。

  • 标签: 骨关节炎,膝 关节成形术,置换,膝 假体安装 有限元分析
  • 简介:摘要目的探讨前臂旋前旋后运动的肌力变化以及肱骨应力、位移的生物力学特性。方法根据Dicom数据在MIMICS中重建三维肱骨并在Hypermesh中划分网格和材料赋值。采用志愿者的身高、体重数据在AnyBody骨骼肌肉系统中建立个性化上肢的骨骼肌肉模型,模拟前臂旋前旋后运动,导出旋前旋后运动过程中的肌力等边界条件,将此数据作为肱骨有限分析的边界条件。最后在Abauqus中行肱骨应力、位移大小的分析。结果前臂0°~90°旋前运动时主要是旋前圆肌、旋前方肌发挥作用,旋前圆肌约90°时肌肉力最大,旋前方肌约40°时肌肉力最大。当前臂0°~90°旋后运动时主要是旋后肌、肱二头肌发挥作用,二者肌肉力在旋后约90°时最大。旋前运动约90°时肱骨受到的应力、位移最大,而旋后运动约10°时肱骨受到的应力、位移最大。应力大致在肱骨中下1/3处集中,而位移集中在肱骨的中部及远端,且以肱骨远端最为明显。结论利用AnyBody骨骼肌肉系统成功模拟了前臂旋前旋后运动并与有限分析联动,在肌力加载下分析肱骨应力、位移。肱骨中下段是骨折的好发部位。

  • 标签: 有限元分析 肌力 运动力学
  • 作者: 于文倩 李晓茜 陈思艺 马晓妮 徐欣
  • 学科: 医药卫生 >
  • 创建时间:2021-03-07
  • 出处:《中华口腔医学杂志》 2021年第02期
  • 机构:山东大学齐鲁医学院口腔医学院·口腔医院种植科 山东省口腔组织再生重点实验室 山东省口腔生物材料与组织再生工程实验室,济南 250012,山东大学齐鲁医学院口腔医学院·口腔医院牙周科 山东省口腔组织再生重点实验室 山东省口腔生物材料与组织再生工程实验室,济南 250012
  • 简介:摘要目的通过三维有限方法探讨上部结构材料对无牙下颌种植固定修复生物力学的影响,为无牙颌修复治疗提供参考。方法构建无牙下颌种植固定修复三维有限模型,用6种牙科材料(纯钛、钴铬合金、金合金、氧化锆、聚醚醚酮及碳纤维增强聚醚醚酮)分别对种植上部结构进行赋值,得到6种模型,模拟斜向加载,对种植体、周围骨组织及上部结构进行应力分析。结果无论采用何种材料,斜向加载下模型应力均集中于后牙区种植体远中颊侧颈部及周围骨皮质,骨松质受力远小于骨皮质。6种模型种植体及骨皮质的应力由小到大分别为氧化锆、钴铬合金、纯钛、金合金、碳纤维增强聚醚醚酮、聚醚醚酮。聚醚醚酮模型磨牙区种植体及骨皮质von Mises应力最大值分别为44.96和29.13 MPa;氧化锆模型磨牙区种植体及骨皮质的von Mises应力最大值分别为21.29和17.79 MPa。与聚醚醚酮模型相比,氧化锆和金属模型种植体及周围骨皮质的应力值更小,且应力分布更均匀。结论无牙下颌种植固定修复中使用氧化锆和金属等非聚合物材料制作上部结构,更有利于种植体及周围骨组织的应力分散。

  • 标签: 有限元分析 颌,无牙 牙种植 牙应力分析
  • 简介:摘要目的探究臼杯假体模拟植入Crowe Ⅱ/Ⅲ型DDH髋臼的不同高度时臼杯-骨界面间应力和应变分布特征。方法基于3位Crowe Ⅱ/Ⅲ型DDH患者髋关节的CT扫描数据,利用计算机软件作髋臼三维建模,在距髋臼下缘连线垂直高度为15、21、30 mm处分别模拟植入臼杯模型,并转化为三维有限网格模型,施加静力载荷,记录臼杯-骨界面的应力和应变数据,行配对t检验或Wilcoxon符号秩检验分析各组最大应力及应变的差异。结果3组臼杯模型在距髋臼下缘连线垂直高度为21 mm处的最大应力值最小,分别为患者A 10.03 Mpa、患者B 17.67 Mpa和患者C 14.99 Mpa。在安装高度为15 mm和30 mm处,臼杯的最大应力值分别为患者A 20.64、12.03 Mpa,患者B 22.06、23.02 Mpa和患者C 34.72、17.88 Mpa。对15、21、30 mm处骨质、臼杯的最大应力及应变行两两配对检验显示各组差异无统计学意义(校正后P>0.0167)。不同安装高度下臼杯假体及假体周围骨组织应变量没有明显分布规律。结论对于Crowe Ⅱ/Ⅲ型DDH患者行全髋关节置换术,适当上移臼杯旋转中心能减少臼杯假体最大应力。

  • 标签: 髋关节 人工关节 生物力学 有限元分析