简介:目的通过有限元分析法对比双螺栓固定系统与克氏针张力带固定系统固定髌骨横形骨折模型的稳定性。方法基于膝关节CT扫描数据,采用Mimics、Patran及Solidworks软件分别建立双螺栓与克氏针张力带固定髌骨横形骨折的有限元模型,采用Abaqus软件模拟屈膝90°髌股关节作用力600N,分别对两个模型进行力学加载,分析位移及应力分布情况。结果螺栓系统固定治疗髌骨横形骨折时,螺栓与螺母相对最大位移为0.02396mm,骨折端的最大接触应力值为47.57Mpa,骨折端的最大等效应力57.40MPa,螺栓的最大等效应力值为119.9MPa;克氏针张力带固定治疗髌骨横形骨折时,克氏针相对最大位移为0.01338mm,钢丝相对最大位移为0.00857mm,骨折端的最大接触应力值为26.24Mpa,骨折端的最大等效应力71.34MPa,克氏针的最大等效应力值为63.1MPa,钢丝的最大等效应力值为272.2MPa。螺栓及克氏针张力带均存在应力集中现象,但最大应力值均小于屈服强度。结论双螺栓固定系统与克氏针张力带固定系统均能够用于髌骨横形骨折的治疗,螺栓固定的骨折端加压力更强,应力更为分散,克氏针张力带系统钢丝应力更为集中。
简介:目的寻求一种基于CT断层图像快速且精确地建立全股骨三维有限元模型的方法,并应用有限元分析其力学特性以评价建模方法的优势。方法在Mimics中直接读取符合Dicom3.0标准的股骨原始CT数据,经阂值设定、区域增长及形态学操作等生成股骨初始3D模型,后期结合有限元软件ANSYS生成最终的三维有限元网格模型.然后在ANSYS中分别对应用Mimics得到的模型和统一弹性模量的模型加载200N的垂直载荷,比较两者应力分布的异同。结果获得的股骨有限元模型共含有143780个节点和99650个四面体单元,其弹性模量与CT值(密度)相关分布,取值范围在6.01~15.59GPa之间。与统一弹性模量的模型相比较,应用Mimics得到的模型其应力呈现离散性分布。结论应用Mimics可以建立更符合股骨机械结构和力学性质的三维有限元模型,同时缩短了建模时间,据此模型得到的股骨力学特性分析结果更为可信,以辅助指导临床应用。
简介:据JohnsonBN2015年9月18日(AdvancedFunctionalMaterials,2015.doi:10.1002/adfm.2015017.)报道,美国明尼苏达大学、普林斯顿大学研究人员发现3D打印技术或许有助于神经系统修复。神经系统疾病一直是困扰着医学工作者的一个难题。其中神经元的损伤是导致神经系统疾病的重要诱因。因此,如果要治疗这些疾病,如何修复受损神经元就成为了摆在科学家面前的头号难题。一直以来,人们都在寻找有效方法来促使受损神经元再生。研究人员在小鼠实验中证实了这一想法。利用3D扫描获得了小鼠坐骨神经的轮廓,然后再利用3D打印技术打造出了一个内含能够促进神经元再生化学成分的硅酮类支架。
简介:建立坐骨神经损伤三维有限元模型,以三维有限元分析软件计算吻合口处应力和位移,为坐骨神经损伤移植提供生物力学实验基础。建立5、10、15、20mm坐骨神经损伤以自体神经移植三维有限元模型,分别对各受力模型施加10N拉伸载荷,以有限元软件(PROE5.0)计算吻合口周围各测点的应力和位移值。在相同载荷作用下模拟坐骨神经损伤以自体神经5mm移植组最大应力大于以自体神经移植10、15、20mm移植组。在10kf作用下,模拟坐骨神经损伤以自体神经20mm移植模型组最大位移大于以自体神经15、10、5mm移植组。以三维有限元法对坐骨经损伤模型进行数值计算是可行的。
简介:多电极微阵列(multi-electrodearrays,MEA)技术的发展,使同时记录多个神经元活动成为可能。在多电极阵列芯片上体外培养海马神经元网络,采用互相关函数对神经元网络自发信号进行分析。通过分析不同电极上的锋电位序列信号,互相关函数可以找出它们之间的相互联系,从而映射出相应神经元之间的连接状况和动态特性。实验结果表明:互相关函数能够描述神经元网络的结构及神经元间电活动的动态特性,并有助于我们了解神经元群体活动对信息的综合处理与编码。
简介:建立小腿传统截肢和骨肌肉成形切断术两种手术的动物模型,在Simpleware6.0和Abaqus6.12软件中建立两种实体模型和有限元模型。通过模拟生理条件下应力做加载,进行有限元分析,计算表明在相同的负载条件下,骨肌肉成形切断术残端胫腓骨的相对位移在对抗屈曲、伸直、压缩载荷时比传统截肢术明显减少;胫腓上联合的相对位移在对抗屈曲、伸直、外展载荷时比传统截肢术明显减少,而对抗内收载荷时则明显增加。骨肌肉成形切断术残端在对抗屈曲、伸直、外展、压缩和旋转载荷时腓骨承受的应力比传统截肢术明显增加,而胫腓上联合的应力比传统截肢术明显降低。因此,骨肌肉成形切断术利用腓骨骨桥增加腓骨承受力并稳定上胫腓联合,消除腓骨在受力时存在的不稳定,具有良好的生物力学效果。
简介:目的利用三维有限元原理,通过三维有限元软件创建正常人腰骶椎三维有限元模型,并对模型进行有效性考证。方法选取一名健康成年男性志愿者,在平卧非承重条件下采用螺旋CT行薄层扫描,利用数字软件Simpleware2.0、Geomagicstudio9.0、Hypermesh10.0、ANSYS9.0及Abaqus6.10-l等建立正常人腰骶椎(L3-S1)模型。对健康完整模型进行四种状态(前屈、后伸、侧屈和轴向旋转)的加载分析,并将L3/4在不同工况下的角位移与以往文献结果比较,来验证模型的有效性。结果建立健康成年男性的L3-S1三维有限元模型,包括72158个节点,173035个单元;模型L3/4节段在前屈、后伸、侧屈及旋转运动时的角位移数值与其他实验数据对比相似性好,各椎间盘最大VonMises应力与文献结果一致。结论通过有效性验证,可认为该基于正常人体L3-S1腰骶部的三维有限元模型在一定的条件下是有效的,可用于生物力学实验。
简介:建立带颅骨的全颈椎三维有限元模型。探讨在旋转过程中,不同牵引角度对颈椎间盘的影响。采集1位无颈椎病病史成年男性志愿者的颈椎CT数据。应用Mimics17.0、GeomagicStudio13.0、Hypermesh13.0软件生成颈椎间盘及椎体CAD模型,并划分网格。然后导入AnsysWorkbench15.0分析软件中,得到带颅骨全颈椎三维有限元模型,并验证该模型的有效性。最后在所建模型上添加载荷及约束,模拟人体头颅旋转角度牵引。同一大小牵引力作用下,在前倾情况下,颈椎间盘Z方向的轴向变形随牵引角度增大而逐渐变小,但在后伸和左右屈曲情况下,各个颈椎间盘的Z轴方向轴向变形会随随牵引角度的增大而逐渐增大。同时上颈椎椎间盘的变形幅度远比下颈椎[1]椎间盘的变形幅度要大。例C2~3在牵引角度为20°时,前伸变形幅度由27.7%减小到6.2%,后伸和左右屈曲的变形幅度分别增大到77.3%、58.3%、54.8%。颈椎间盘在旋转过程中其Z轴方向的轴向变形和最大应变呈现由小变大再变小的规律。本研究所建立的带颅骨全颈椎三维有限元模型,可用来进行颈椎旋转牵引的仿真分析。
简介:磁探测电阻抗成像(magneticdetectionelectricalimpedancetomography,MDEIT)通过体表电极向成像体注入激励电流,利用外部空间磁场分布数据重建成像体内部电导率分布。MDEIT技术应用于肺部肿瘤的动态检测,实现更加贴近实际的仿真计算;应用图像分割在临床CT图像获取胸腔内部结构先验信息,进而构建正常人与肺部肿瘤患者胸腔的三维模型,应用有限元分析分别计算胸腔外部磁场分布,并对其进行特征分析。正常人与肺部肿瘤患者胸腔周围的磁感应强度在空间分布上存在差异,两者对比结果显示,患者比正常人高出10.52%。外部磁感应强度的异常一定程度上反应了胸腔内组织的病理变化,为MDEIT在肺癌检测中的应用提供合理参考。
简介:目的探讨气管、食管双支架留置术治疗恶性气管、食管狭窄的安全性和临床疗效。方法12例恶性肿瘤造成气管、食管狭窄患者,其中男性8例,女性4例;年龄38~66岁,平均年龄48.8岁。术前行食管造影及螺旋CT气道三维重建检查,明确气管、食管狭窄的部位、程度及是否存在气管食管瘘。7例以吞咽困难为主要症状患者首先置入食管支架,5例以呼吸困难为主要症状患者首先置入气管支架。食管支架选用覆膜镍钛合金支架,气管、支气管支架选用自膨胀网状镍钛合金支架。所有患者都留置气管、食管双支架。结果所有患者成功置入气管、食管双支架,手术成功率100%。7例首先留置食管支架者,5例在食管支架置入后立即出现呼吸困难,需马上留置气管、支气管支架,另2例在24h内逐渐出现呼吸困难,置入气管、支气管支架后缓解。5例首先留置气管支架者,支架留置后呼吸困难缓解,之后留置食管支架操作顺利。所有患者留置气管、食管双支架后呼吸困难、吞咽困难症状明显改善。2例合并气管食管瘘患者,双支架留置后瘘口闭合。12例患者术后生存1.5~6.2个月,1例因肿瘤的过度生长而发生食管再狭窄,再次置入食管支架后症状缓解。结论气管、食管双支架留置术是治疗恶性气管、食管狭窄安全、有效的治疗方法。对于同时伴有气管、食管狭窄的患者,应首先置入气管支架,以防止食管支架膨胀压迫气管,加重气管狭窄引起窒息。
简介:目的探索第二髋关节与髋臼发育不良的关系。方法观察髋臼周围旋转和周旋转联合转子间外翻截骨治疗髋臼发育不良15例15髋,术前、后X线片影像变化。A组髋臼发育不良15例15髋,测量马蹄角,计算平均值计算术前、后角度差平均值。B组正常10例10髋马蹄角做对照。结果髋部截骨术使马蹄角与头赘相关节-启动第二髋关节。马蹄角均值:A组术前30.80±3.93°,术后19.27±1.58°,术前、后角度差11.53±3.74°。B组20.00±1.77°。A组术后与B组比较,统计学无差异。A组术前与A组术后和B组比较,差异显著。结论圆形股骨头、马蹄角〉23°,行髋臼周围前外侧12°旋转截骨术椭圆形股骨头、马蹄角﹤23°,行转子间外翻30°截骨术椭圆形股骨头、马蹄角〉23°,行联合截骨术。