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元分析的边界条件。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元分析联动，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。

简介：摘要目的采用三维有限元方法研究股骨近端应力传导情况以及头颈部开窗对股骨近端的应力分布的影响。方法选取一例男性健康自愿者，CT扫描，应用建模软件MIMICS及HYPERMESH建立5组股骨近端三维有限元模型（1个对照组；4个开窗组）。设置边界条件和加载条件后应用有限元分析软件ANSYS模拟人体站立及运动等不同情况进行计算。结果对比分析。结果各组模型结果与实际情况相符合；股骨颈前方均表现为低应力低应变区；模拟单腿站立（2.38bw）和跳跃（7bw），最大应力值随着窗口增大而增加（单腿站立由49.3Mpa增加到69.8Mpa；跳跃由142.3Mpa增加到177.8Mpa），而最大应变值变化不大（单腿站立1.002～1.006；跳跃2.55～2.56）。结论在低应力分布区（股骨颈前方）开窗符合生物力学规律，对股骨近端应力影响小，该方法是安全的。

简介：目的评估带锁髓内钉（interlockingintramedullarynail,IIN）与锁定加压接骨板（lockingcompressionplate,LCP）固定胫骨近端骨折的生物力学稳定性,为临床治疗方案的选择提供指导。方法按胫骨近端不同位置模拟骨折将其分成A、B、C三组,使用两种不同内固定物分别对骨折模型进行固定并用有限元法分析胫骨骨折模型及内固定物在500N轴向压缩载荷下的位移和等效应力及分布情况。结果3组模型中使用IIN固定的胫骨骨折模型及胫骨的最大轴向位移均比使用LCP的小;IIN及其固定的胫骨最大等效应力值均比LCP及固定的胫骨的小。且IIN应力分布较均匀,LCP应力集中在骨板与锁定连接处。结论IIN抗压缩能力强且固定坚强可靠,应力分布较均匀,抗疲劳性好,其固定胫骨近端骨折稳定性优于LCP。

简介：目的：研究功能状态下上颌半口义齿基托边缘封闭区及中线区不同位点变形的方向、大小及其与牙尖斜度、腭穹窿形态的关系。方法：使用三维有限元法分别对牙尖斜度为0°、20°、30°的尖、平、凹型腭穹隆形态的上颌半口义齿进行加载,得出义齿基托磨光面各节点的三维变形方向及数值。结果：双侧后牙加载时基托颊侧边缘区发生背离支持组织变形,切牙乳突区、唇系带切迹区及后缘区发生压向支持组织变形,随牙尖斜度0°、20°、30°变化变形值增加。全牙列加载时基托颊侧边缘区发生背离支持组织变形,切牙乳突区发生压向支持组织变形,唇系带切迹区及后缘区变形方向随牙尖斜度变化而变化。切牙乳突区变形值随牙尖斜度0°、20°、30°变化而增加。单侧后牙加载时后缘区、对侧颊侧边缘区发生背离支持组织变形,切牙乳突区发生压向支持组织变形,同侧颊侧边缘区变形方向随牙尖斜度变化而变化。后缘区及切牙乳突区变形值随牙尖斜度0°、20°、30°变化而增加。凹型腭穹窿形态基托在全牙列及双侧后牙加载时背离变形值小于尖型及平型,压向变形值（切牙乳突区及后缘区）大于尖型及平型,在单侧后牙加载时对侧颊侧边缘区背离变形值小于尖型及平型,切牙乳突区压向变形值大于尖型及平型。结论：加载方式和牙尖斜度共同影响上颌半口义齿基托变形的方向及大小,牙尖斜度的增大可明显增大基托的压向变形和背离变形值。腭穹窿形态可明显影响基托的变形值,凹型基托较平型及尖型基托在边缘封闭区有较小的背离支持组织变形值,在切牙乳突区有较大的压向支持组织变形值。

简介：基于CT图像数据结合图像处理软件建立人体下颈椎C3－C7活动节段的三维有限元模型，并验证模型的有效性。选取一名健康志愿者颈椎CT数据，建立包括椎体、后部结构、终板、椎间盘、韧带和关节突等部分的下颈椎C3－C7三维有限元模型，赋予颈椎组织不同成分的材料属性，模拟人体颈椎在正常生理状态下承受扭矩载荷时，前屈、后伸、侧弯和旋转等运动情况下颈椎椎体、椎间盘和小关节的生物力学特性。颈椎C3－C7活动节段在四种工况下的活动范围与前人离体实验和有限元分析的研究结果基本吻合，颈椎椎体、椎间盘和小关节的应力分布符合其生物力学特性。下颈椎C3－C7活动节段的模拟结果符合人体的真实运动规律，为临床颈椎的生理、病理研究以及植入器械的力学性能分析奠定理论基础。

简介：摘要目的通过三维有限元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元模型，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。

简介：摘要：通过进一步改善骨微结构是骨质疏松症医学治疗的重要目标，然而，就目前来说我国针对评估骨微结构以及相对应的骨强度方法还存在不足之处。在国外已有有限元分析通过进一步模拟骨质疏松症经各种药物治疗后有限元模型的实际力学状况，同时也在一定程度上有效分析了相关中医骨质疏松生物力学机制，从而进一步有效验证了骨微结构参数变化对于骨强度的影响及相对应的优化治疗方案，这就为骨质疏松治疗的生物物理特性研究提供有效的研究方法。本文主要通过进一步探讨原发性骨质疏松症及其有限元分析法，针对原发性骨质疏松症的中医病机，应用治疗骨质疏松症的有限元研究创建了标准化和先进的骨微结构有限元预测模型，同时在针对骨吸收抑制剂上也进一步推广了有限元研究思路，并且与实际临床试验进行相比较，这就需要更多的随机样本来验证疗效和结果改善，从而指导药物治疗骨质疏松症的临床实际应用。

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，并转化为三维有限元网格模型，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。

简介：目的通过有限元方法模拟成人退变性脊柱侧凸后路三维矫形手术,比较不同置钉方案的矫形效果,探讨手术策略的选择。方法通过CT图像建立1例退变性脊柱侧凸三维有限元模型,利用后路CD矫形模拟技术,分别设置不同的置钉方案,对比不同矫形操作中椎体成角及位移,比较术后矫形效果。结果4种矫形方案的Cobb角以及腰椎前凸角无明显差别。融合至T10与融合至L1的矫形方案相比,顶椎区去旋转作用以及向中线纠正的能力更强。去旋转矫形过程中顶椎区的螺钉应力较高,尤其在长节段矫形方案。结论对于Cobb角较小、脊柱平衡性以及柔韧性较好的成人退变性脊柱侧凸,短节段融合也能取得满意的效果。

简介：背景：相邻牙位牙槽嵴高度的不同导致植入各种植体的种植体平台位置存在高度差,国内外对种植体支持联冠修复的研究普遍将种植体植入同-水平高度,未模拟不同程度骨缺损时两种植体颈部冠根向位置的差异.目的：研究具有不同种植体平台位置的两个种植体采用联冠修复时种植体-骨界面的应力分布,并对比单冠修复,分析何种修复方式更具有生物力学优势.方法：建立4种颌骨模型,每种模型含有2个相同种植体,4种模型种植体平台位置高度差分别为0,1,2,3mm（分别记为1,2,3,4组）,每种模型中的2个种植体再分别采用单冠修复和联冠修复（分别记为A组、B组）,共得到8组模型.应用三维有限元法分析各模型种植体-骨界面的应力分布.结果与结论：①在轴向载荷下,无论是A组或是B组,各模型的最大等效应力值均集中于种植体颈部皮质骨区域,应力分布情况无明显差异,随着种植体平台位置高度差的增大,最大等效应力值并未呈现出增大趋势;对比A组与B组的最大等效应力值,A1组〈B1组,A2组〈B2组,A3组〉B3组,A4组〈B4组;②在侧向载荷下,A组和B组各模型的最大等效应力值均集中于种植体颈部皮质骨区域,应力分布情况无明显差异,随着种植体平台位置高度差的增大,最大等效应力值并未呈现出增大趋势;最大等效应力值对比,A1组〉B1组,A2组〉B2组,A3组〉B3组,A4组〉B4组;③结果表明在轴向载荷作用下,除种植体平台位置高度差相差2mm时联冠修复更佳外,种植体支持单冠修复的应力分布更优;在侧向载荷作用下,种植体支持联冠修复的应力分布较单冠修复更有优势.

简介：摘要目的比较三角支撑固定与Gamma钉固定股骨转子间骨折的生物力学特性。方法选用一名年龄40岁、身高172 cm、体重75 kg的健康成年男性志愿者提供的股骨CT影像数据，通过Mimics 21.0软件及Geomagic 2013软件重建股骨实体化模型。利用UG 12.0软件建立EvansⅠ型股骨转子间骨折模型，重建Gamma钉与三角支撑髓内钉模型并分别模拟股骨转子间骨折内固定手术。在Abaqus软件中，模拟站立状态下Gamma钉与三角支撑髓内钉两种内固定模型并收集两者主钉、固定螺钉、骨质以及三角支撑髓内钉中支撑螺钉的应力峰值，同时测量Gamma钉与三角支撑髓内钉固定骨折模型的最大位移。结果在1 200 N载荷下，两种骨折内固定模型的应力峰值均位于主钉，其中三角支撑髓内钉主钉的应力峰值为233.73 MPa，较Gamma钉主钉的应力峰值（265.21 MPa）减少11.9%；固定螺钉的应力峰值均位于压力螺钉与主钉接触区域，三角支撑髓内钉的应力峰值（138.86 MPa）较Gamma钉的应力峰值（180.75 MPa）减小23.2%；骨质模型的应力峰值均位于股骨近端内侧皮质，分别为61.67 MPa和32.38 MPa，三角支撑髓内钉较Gamma钉减小47.5%；三角支撑髓内钉中支撑螺钉的应力峰值为92.04 MPa。三角支撑髓内钉固定骨折模型的最大位移为17.34 mm，较Gamma钉固定骨折模型的最大位移（19.37 mm）减少10.5%。结论与Gamma钉相比，三角支撑髓内钉固定可明显提高转子间骨折的稳定性，改善应力分布并降低应力峰值、减小应力集中区域，有助于提高股骨转子间骨折的疗效。

简介：摘要目的应用三维重建和有限元分析的方法探究不同内固定方式对水平截骨颏成形术的影响，寻找生物力学最佳的固定方式。方法采集1例小颏畸形患者头颅螺旋CT数据，通过Mimics、Geomagic Studio、Solidworks、Ansys Workbench等软件重建下颌骨三维模型和内固定装置，模拟手术截骨，并分别采用4种内固定方法(单纯H形钛板固定、3根拉力螺钉固定、H形钛板联合双侧直形钛板固定、H形钛板联合双侧拉力螺钉固定)进行固定，通过有限元分析测试在相同载荷条件下各固定方式的形变和应力分布差异。结果H形钛板联合双侧拉力螺钉固定的效果最均衡，整体位移小(0.033 2 mm)，内固定材料和游离骨段应力集中小(分别为59.79 MPa和4.69 MPa)，区域应力小[内固定材料等效应力组间比较时，除与3根拉力螺钉固定方式相近(P>0.05)外，明显小于另2种固定方式(P<0.01)；游离骨段等效应力组间比较时，除与单纯H形钛板固定方式相近(P>0.05)外，明显小于另2种固定方式(P<0.05)]。结论水平截骨颏成形术使用H形钛板联合双侧拉力螺钉固定的方法形变小，不易导致固定材料变形断裂和骨吸收，力学性能优越，相对更适合在临床推广。

简介：摘要目的采用有限元仿真和标本实验结合的方式测定新研制的尺骨鹰嘴交锁髓内钉的力学性能，并探究新型交锁髓内钉(NIN)锥形锁定螺钉使用数量对其固定性能的影响。方法利用Mimics19.0和SolidWorks 2014建立尺骨鹰嘴横形骨折模型，分别采用克氏针张力带（KTB）和NIN修复；利用Ansys分析KTB、NIN的固定强度。用15例人体尺骨标本构造尺骨鹰嘴横形骨折模型，并用Instron E10000力学试验机分别对KTB、NIN使用1颗锥形锁定螺钉（NIN-1）和NIN使用3颗锥形锁定螺钉（NIN-3）修复尺骨鹰嘴骨折模型进行力学试验。结果有限元仿真前臂屈曲45°，受载100 N时，KTB、NIN-1、NIN-3固定尺骨鹰嘴骨折面的最大变形分别为0.131、0.123、0.121 mm。标本试验模拟前臂屈曲45°，KTB、NIN-1、NIN-3的最大破坏载荷分别为（313.38±27.68）、（528.56±53.58）、（871.04±94.95）N，三组间比较差异有统计学意义（P<0.05），NIN-3的最大破坏载荷大于KTB和NIN-1，同时NIN-1的最大破坏载荷大于KTB，两两比较差异均有统计学意义（P<0.05）。结论相比KTB，采用NIN手术操作更方便，力学性能更优，并且NIN-3的力学性能最佳，NIN-1次之。

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：摘要目的分析枢椎棘突螺钉单侧应用联合对侧椎弓根螺钉固定在寰枢和枕颈固定中的生物力学稳定性。方法构建正常枢椎解剖、椎板薄和椎动脉变异椎弓根细小3种不同解剖状态下的完整上部颈椎有限元模型作为完整模型组，然后分别模拟齿状突骨折进行寰枢固定和寰椎骨折进行枕颈固定。在寰枢固定中，比较单侧枢椎棘突螺钉+对侧椎弓根螺钉+双侧寰椎侧块螺钉固定组（棘突螺钉组）和枢椎双侧椎弓根螺钉+双侧寰椎侧块螺钉固定组（椎弓根螺钉组）；在枕颈固定中，比较单侧枢椎棘突螺钉+对侧椎弓根螺钉+枕骨螺钉固定组（棘突螺钉组）和枢椎双侧椎弓根螺钉+枕骨螺钉固定组（椎弓根螺钉组）。枢椎棘突螺钉分别测试水平、斜向、垂直置钉3种不同的固定技术。模拟颈椎运动，测量枕颈的屈伸、侧屈、旋转的关节活动范围（ROM）。结果在寰枢和枕颈固定中，棘突螺钉组和椎弓根螺钉组的C1~C2屈伸、侧屈、旋转ROM均较完整模型组均明显下降。在寰枢固定中棘突螺钉组C0~C2屈伸、侧屈、旋转的ROM大于椎弓根螺钉组；在枕颈固定中，棘突螺钉组C1~C2侧屈的ROM大于椎弓根螺钉组，棘突螺钉组的C0~C2旋转的ROM大于椎弓根螺钉组。枢椎棘突螺钉分别测试水平、斜向、垂直固定间有差异，但不明显。结论在寰枢和枕颈固定中，枢椎双侧椎弓根螺钉固定和枢椎单侧棘突螺钉联合对侧椎弓根螺钉组合式固定方法均具有良好的稳定性。在寰枢固定中，相对于枢椎棘突螺钉组合式固定，枢椎双侧椎弓根螺钉固定具有更好的寰枢稳定性。在枕颈固定中，枢椎双侧椎弓根螺钉固定在侧屈和旋转活动上较枢椎棘突螺钉组合式固定稳定性更好。枢椎三种棘突螺钉置钉技术间的稳定性差异并不明显。

简介：目的研究单侧小关节分级切除对腰椎稳定性的影响。方法采用三维有限元法建立腰椎活动节段（L4～5）的数学力学模型。结果a）在前屈和后伸状态下，各实验切除组与正常对照组无显著性差异（P〉0．05）；b）在左／右侧弯和左／右轴向旋转状态下，小关节切除1／2以上的各组均与正常组有显著性差异（P〈0．05或P〈0．01）。结论a）单侧小关节分级切除对腰椎节段的前屈、后伸稳定性无显著性影响；b）当腰椎小关节切除范围超过1／2，对腰椎节段侧弯运动有显著性影响，尤其以向对侧侧屈为甚；c）当一侧小关节切除超过1／2后，由于失去了小关节和关节囊的限制，导致腰椎活动节段轴向旋转范围增加显著。

简介：目的验证新型寰椎椎弓根螺钉离体生物力学稳定性。方法通过CT扫描获取1名健康成年男性志愿者C0~3图像信息,应用Hypermesh12.0等图像处理软件构建C0~3三维有限元模型并验证其有效性。置入新型寰椎椎弓根螺钉并枢椎椎弓根螺钉或传统寰椎椎弓根螺钉并枢椎椎弓根螺钉建立2种内固定模型,观察其前屈、后伸、侧曲、扭转等加载条件下C0/C1、C1/C2、C2/C3的活动度及内固定的应力分布,比较2种内固定的生物力学特性。结果置入新型螺钉后C1/C2扭转活动度比传统螺钉减少20.3318%,其他加载条件下活动度基本等同。在侧曲与扭转状态下,新型螺钉最大应力均小于传统螺钉,在前屈、后伸时最大应力相当。结论新型螺钉的生物力学稳定性与传统螺钉相当,在对抗扭转活动方面优于传统螺钉;新型螺钉使应力更加合理分散,最大应力减小,有助于降低内固定失效风险。

简介：摘要目的Ⅱ类颌间牵引时，通过改变J钩位置以及摇椅弓曲度分析上颌切牙的受力情况。方法采用螺旋CT扫描，Mimics建模软件和Ansys分析软件，建立上牙列（其中上颌第一前磨牙拔除，拉尖牙向远中到达第二前磨牙的近中）及其支持组织、不同曲度摇椅曲（0°、5°、10°、15°），同时在侧切牙近、远中分别建立牙合侧钩模型，J钩牵引角度与牙合平面呈37°角，牵引力每侧200g，同时配合颌间Ⅱ类牵引（100g）模型。结果上颌切牙应力集中区主要分布在托槽区域，而牙周膜的应力集中区主要分布在牙颈部，牙周膜所受到的应力值远小于上颌切牙所受到的应力，且与上颌切牙的应力变化规律相同。结论①牙齿和牙周膜所受到的最大应力都是随着摇椅曲增加而增大。②J钩位于侧切牙远中时，中切牙、侧切牙之间受力差异小；而J钩位于侧切牙近中时，中切牙、侧切牙之间受力差异更大。

简介：摘要目的探讨关节置换术治疗手术失败的股骨转子间骨折的有限元分析及临床疗效。方法以本院2012年6月-2016年6月期间收治的60股骨转子间骨折患者为研究的对象，所有患者均行关节置换手术治疗。回顾性分析患者的临床资料，并对其进行有限元分析。结果非骨水泥型骨干锁定型髋关节假体置换术是治疗股骨转子间骨折行手术失败病例的有效方法。120例患者均顺利完成关节置换术，手术时间（2.23±1.08）h，术中平均出血量（915±47）ml，术中无患者发生股骨骨折或关节脱位情况。随访1年，患者Harris评分（40.3±14）显著优于术前（25.8±9），差异有统计学意义（P＜0.05）。结论针对手术失败的股骨转子间骨折患者可行非骨水泥型骨干锁定型髋关节假体关节置换术治疗，能够恢复患者解剖结构，促进术后早期负重，值得推广。

简介：目的:建立包括颞下颌关节、咀嚼肌、下颌骨及下牙列的三维有限元模型.方法:对正常志愿者颌面部进行磁共振冠状位扫描.三维重建磁共振影像.应用CAD软件、ANSYS6.1,建立有限元模型.结果:包括颞下颌关节、咀嚼肌、下颌骨及下牙列的三维有限元模型共有14332个节点,11008个单元,其中关节盘552个单元;与MR三维重建影像比较,形态结构一致.结论:所建三维有限元模型,具有良好的几何相似性和力学相似性,更接近实际生理情况.