简介:目的:探讨利用螺旋CT原始数据建立包含骨缝的颅面复合体三维有限元模型的数字化方法,建立一个具有生物力学特性的包含骨缝的动态颅面复合体三维有限元模型。方法:采用多排螺旋CT对恒牙早期骨性安氏Ⅲ类患者行常规头部平扫及三维数字影像重建,利用原始DICOM数据建立颅面复合体三维几何模型,在MSC.Metant前处理软件工具中划分网格。结果:建立了完整的颅面复合体三维体几何模型和包含骨缝的完整颅面复合体三维有限元模型,由630,379个单元和148,143个节点组成。探索出一条适用于活体的颅面骨合体三维有限元数字化建模方法。结论:应用螺旋CT薄层扫描、三维重建软件Mimics和非线性有限元分析工具MSC.Marc相结合的方法,建立包含骨缝的颅面复合体三维有限元模型是一种快速有效的方法。
简介:目的用足骨有限元模型模拟、分析多跖骨缺损对足弓的影响,同时,对临床采用带血管自体骨重建后足的功能进行评价。方法在足骼骨三维模型上模拟出胫侧组、腓侧组跖骨正常和缺损不同情况,以有限元法计算足弓应力和位移的改变;并结合临床评价采用自体骨重建后足位移及应力恢复数据和结果。结果多跖骨缺损后,其有限元模型显示:足弓应力和位移发生明显改变,对足功能影响较大,髂骨重建后,足弓及足支撑点恢复,有限元模拟结果及临床随访效果满意。结论通过足骨有限元模型分析,我们认为:前足损伤致足多跖骨缺损临床上应予重建修复,恢复足的三点支撑和足弓。采用带血管游离自体骨加皮瓣组合移植是较为理想的手术方式。
简介:目的探讨建立颅底陷入合并寰枕融合畸形的三维有限元模型的方法。方法采集1例颅底陷入合并寰枕融合畸形患者的颅颈交界区的CT薄层扫描数据,利用Mimics软件对CT数据进行处理,生成三维几何表面模型,并导出点云;采用逆向工程软件Imageware处理点云数据,生成三维曲面;采用四面体与六面体混合分网的思路,利用HyperMesh对曲面模型先分块再分网,最后导出网格模型;将网格模型导入有限元软件Abaqus,进行韧带添加、材料赋值、接触定义、边界约束等,得到寰枕融合畸形三维有限元模型。结果建立的有限元模型包含474162个单元和235524个节点,外观逼真,几何相似性较好,可根据不同实验目的进行加载分析,对复杂载荷条件进行仿真计算。结论利用HyperMesh等软件的前处理功能建立的颅底陷入合并寰枕融合三维有限元模型,可为颅颈交界区畸形的生物力学研究提供基础,可为上颈椎畸形有限元模型的建立提供参考。
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,构建肩袖有限元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,本文仅就有限元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。
简介:摘要:作为一种新型治疗技术,隐形矫治技术受到患者的广泛青睐,其优点包括美观、舒适、方便和有效性的可预测性。但它仍处于发展阶段,仍然不能有效控制牙齿的三维运动,相关的生物力学作用机制尚不清楚。口腔正畸过程是力所体现的过程,因此口腔正畸的研究与生物力学分析密不可分。有限元分析(FEA)是通过计算机模拟口头情况进行的机械分析,有效、快速,避免了伦理问题,具有独特的技术优势和重要的临床重点。本文主要回顾了近年来口腔正畸学的研究。
简介:摘要目的通过有限元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。方法运用有限元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。
简介:目的利用Micro-CT扫描数据建立中耳听骨链三维有限元模型。方法用Micro—CT扫描成人颞骨标本,将获得的图像数据通过MicroView、Mimics等软件进行三维重建。再将模型转入其有限元分析(finiteelementanalysis,FEA)模块的Remesh环境中进行调整、细化及面网格优化,通过SOLIDEWORK软件转换为实体网格。结果初步形成的三维几何模型可较清晰地辨别鼓室腔、听小骨和内耳系统,但部分图像不同程度存在噪点。最终形成了FEA软件可识别的成人中耳听骨链三维有限元网格模型,网格划分后的听骨链有限元模型中,完整听骨链的节点数降低,由原来包括805个不合理节点在内的12498个节点降低到2050个,在此基础上建立的有限元模型共1350个8节点四面体单元。结论结合Micro—CT技术及Mimics软件的三维建模方法可以快速获得较精确的听骨链三维数据,是建立听骨链三维有限元模型的有效途径。(中国眼耳鼻喉科杂志,2009.9.83。85)
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:摘要目的建立腰椎髂骨联合内固定的有限元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。
简介:声能经由低阻抗的空气传递至高阻抗的迷路,作为中耳的传声结构,鼓膜、听骨链(锤骨,砧骨及镫骨)、韧带、肌腱和中耳腔均参与了中耳的传声过程。中耳力学通过研究中耳结构对于传音功能的影响,进一步分析和了解中耳的生理功能,各种病理状态下中耳的传声能力及中耳手术对听力的改善等。随着计算机技术和数值模拟工具的发展,中耳有限元分析被越来越广泛地应用于中耳力学研究。有限元分析是基于计算机的数值计算技术,用近似的方法对真实物理系统进行模拟。
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。