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不同内固定方式固定Herscovici B型及C型内踝骨折的有限元分析
编辑人员丨4天前
目的 应用有限元分析法,探究不同内固定方式及不同置入角度固定Herscovici B型及C型内踝骨折的生物力学稳定性.方法 应用Mimics 19.0软件建立胫骨远端三维模型,通过Geomagic Studio 2013及SolidWorks 2017软件对模型进行加工以及内置物的装配,建立Herscovici B型及C型内踝骨折以及全螺纹螺钉、半螺纹螺钉、克氏针张力带三种不同内固定模型.运用ANSYS Workbench 17.0有限元分析软件对模型进行参数设定以及载荷施加,分析骨折端应力、位移及内置物应力及位移等情况,并进行统计分析.结果 对于Herscovici B型骨折,在相同载荷下,三种内固定方式均在与骨折线成130°~140°角范围内的置入角度下最稳定(P<0.05);载荷及内置物置入角度都相同的条件下,全螺纹螺钉组相对于其他两种内固定方式更稳定.对于Herscovici C型骨折,在相同载荷下,三种内固定方式均在与骨折线成130°~140°角范围内的置入角度下最稳定(P<0.05);载荷及内置物置入角度都相同的条件下,全螺纹螺钉组相对于其他两种内固定方式更稳定.结论 针对Herscovici B型及C型骨折,全螺纹螺钉相较于半螺纹螺钉及克氏针张力带稳定性更佳,且置入角度为与骨折线成130°~140.角范围内的稳定效果更好.这对临床治疗Herscovici B型及C型内踝骨折具有参考意义.
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编辑人员丨4天前
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后房压力变化对虹膜变形的流固耦合有限元分析
编辑人员丨4天前
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元分析。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。
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编辑人员丨4天前
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枢椎单侧椎弓根螺钉联合对侧椎板、峡部或棘突螺钉的有限元分析
编辑人员丨4天前
目的:通过有限元方法对比枢椎单侧椎弓根螺钉联合对侧椎板、峡部或棘突螺钉在寰枢和枕颈固定中的生物力学稳定性。方法:基于宁波市第六医院2022年1月就诊的1例成年男性志愿者颈椎电子计算机断层扫描(CT)数据,其枢椎单侧枢椎椎弓根狭窄。构建枢椎单侧椎弓根细小畸形的上颈椎有限元模型,分别模拟寰椎及齿状突骨折,继而进行枕颈和寰枢固定。枢椎解剖正常侧采用椎弓根螺钉固定,变异侧分别采用椎板、峡部或棘突螺钉固定,其中棘突螺钉分别采用水平、垂直和斜向三种固定技术,并植入枕骨或寰枢螺钉完成枕颈和寰枢固定模型的建立。最后分别计算各组模型活动度(ROM)和应力分布情况。内固定模型ROM与完整模型ROM比较使用单样本 t检验。 结果:在枕颈固定中,各螺钉固定组在C0~C1、C1~C2节段ROM均低于完整组( P<0.05);在寰枢固定中,各螺钉固定组在C1~C2节段ROM均低于完整组( P<0.05)。与完整模型ROM比较,椎板螺钉组、峡部螺钉组、水平棘突螺钉组、垂直棘突螺钉组和斜向棘突螺钉组在C1~C2旋转方向ROM降幅均最大,在枕颈固定中分别下降98.47%、98.19%、97.30%、98.71%、98.95%,在寰枢固定模型中分别下降99.13%、98.81%、99.24%、99.06%、99.06%。 结论:枢椎单侧椎弓根螺钉联合对侧椎板、峡部或棘突螺钉在寰枢和枕颈固定中均具有良好的稳定性。
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编辑人员丨4天前
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外置锁定钢板固定42A2型胫骨中段不同角度斜行骨折的Mises应力分析
编辑人员丨4天前
目的:建立锁定钢板固定42A2型胫骨中段斜行骨折不同骨折线方向以及骨折线与胫骨长轴不同夹角的三维模型,采用有限元分析的方法对锁定钢板、螺钉及胫骨的生物力学进行计算分析,为临床的应用提供理论依据。方法:选取一名健康成人志愿者,25岁,男性,身高173 cm,体重69.5 kg,对左侧胫骨进行CT扫描,获取相关数据建立锁定钢板固定42A2型胫骨中段斜行不同骨折线方向及骨折线与胫骨长轴不同夹角的骨折模型,并分别采用8孔纯钛接骨板进行固定。比较不同角度骨折模型的锁定钢板、螺钉及胫骨的Mises应力变化。结果:在骨折线自外下向内上即左斜方向42A2型骨折的情况下,胫骨Mises应力最大值为114 MPa,螺钉Mises应力最大值为279.8 MPa,锁定钢板Mises应力最大值为302.4 MPa;而骨折线自内下向外上即右斜方向骨折的情况下,胫骨Mises应力最大值为93.41 MPa,螺钉Mises应力最大值为353.4 MPa,锁定钢板Mises应力最大值为411.8 MPa。结论:左斜、右斜两种方向斜行骨折,应力最大值均为:锁定钢板>螺钉>胫骨;在该锁定钢板位置固定的情况下,锁定钢板、螺钉最大应力值均是右斜骨折>左斜骨折;且最大应力值均随角度增大而增大。
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编辑人员丨4天前
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保留肾单位手术后肾功能预后的影响因素分析
编辑人员丨4天前
目的:探讨肾肿瘤行保留肾单位手术(NSS)后肾功能预后的影响因素。方法:回顾性分析西京医院2016年12月至2018年12月行NSS治疗的115例肾肿瘤患者的临床资料。男75例,女40例。年龄(49.50±12.94)岁;体质指数(24.59±3.59)kg/m 2;肿瘤最大径(3.66±1.32)cm;R.E.N.A.L.评分(6.43±1.60)分。术前患肾肾小球滤过率(GFR)(48.22±11.48)ml/(min·1.73m 2),健肾GFR(49.73±11.96)ml/(min·1.73m 2),总GFR(97.95±21.32)ml/(min·1.73m 2)。术前患肾有功能肾组织体积(FPV)(132.23±9.11)cm 3。61例行腹腔镜肾部分切除术,54例行机器人辅助腹腔镜肾部分切除术。记录手术时间、热缺血时间(WIT)、术后病理结果。记录术后6个月的血肌酐、患肾GFR、健肾GFR、总GFR、GFR保存率(术后GFR与术前GFR的比值)、患肾FPV、患肾FPV保存率(术后患肾FPV与术前FPV的比值)。患肾FPV通过手术前后的CT影像使用椭球体近似法测量。手术前后GFR和患肾FPV比较采用配对样本 t检验。采用Spearman秩相关分析评估各研究因素与患肾GFR保存率间的相关性。多因素分析采用多元线性回归模型分析患肾功能的独立预测因素。以WIT=25 min为截断点将患者分为≤25 min组和>25 min组,比较两组术前患肾GFR,以及术后6个月的患肾GFR和患肾GFR保存率。 结果:本组115例手术均顺利完成,中位手术时间135(75~245) min,WIT(24.57±5.51)min。患肾术后GFR(35.50±7.81)ml/(min·1.73 m 2),与术前比较差异有统计学意义( P<0.001),患肾GFR保存率为(74.65±11.10)%。术后6个月患肾FPV保存率为(84.28±4.37)%,与术前比较明显减少( P<0.001)。患肾FPV保存率与患肾GFR保存率呈极强正相关( r=0.802);WIT与患肾GFR保存率呈中等程度负相关( r=-0.503)。多元线性回归分析结果显示,术前患肾GFR( b=-0.150, P= 0.008)、WIT( b=-0.443, P<0.001)、患肾FPV保存率( b=1.638, P<0.001)是患肾GFR保存率的独立预测因素。WIT>25 min组和≤25 min组的患肾GFR保存率分别为(68.77±10.88)%和(79.34±8.88)%,差异有统计学意义( P<0.001)。 结论:在WIT较短(<30 min)的情况下,正常肾组织数量的保留是影响NSS术后肾功能预后的重要因素,有限的WIT起次要作用。在保证肿瘤完整切除的前提下,应尽可能保留更多的正常肾组织,同时尽量将WIT控制在25 min以内。
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编辑人员丨4天前
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舌侧矫治器预置转矩弓丝对上前牙牙周膜应力影响的三维有限元研究
编辑人员丨4天前
目的:在三维有限元模型中,探讨舌侧矫治器预置不同转矩角度弓丝对上前牙牙周膜应力分布的影响。方法:建立整体舌侧矫治三维有限元模型,模拟滑动法关闭拔牙间隙:弓丝预置0°、9°、13°、17°正转矩,分别在腭侧加力1.50 N以及颊侧加力1.00 N+腭侧加力0.50 N条件下关闭间隙,分析上前牙牙周膜范·米塞斯(von Mises)应力分布情况。结果:①弓丝预置9°、13°、17°正转矩时,随着预置正转矩角度加大,侧切牙、切牙牙周膜所受应力增大,并且牙周膜应力集中区位于牙颈部;尖牙未出现明显的应力集中区;②腭侧加力1.50N关闭间隙情况下,预置0°转矩时,牙周应力在尖牙牙颈部及根中,中切牙及侧切牙未见明显分布。随预置转矩角度增大时,牙周膜应力集中区从尖牙牙根颈部牙周膜扩展到牙根中部牙周膜;侧切牙、中切牙牙周膜所受应力也随预置正转矩角度增大逐渐增大,但始终集中在牙周膜颈部区域;③颊侧加力1.00 N+腭侧加力0.50 N关闭间隙情况下,预置0°转矩时,上前牙牙周膜应力集中区分布在侧切牙及尖牙牙颈部。随预置正转矩角度增大,牙周膜应力集中区开始分布在侧切牙颊侧远中牙颈部,随后中切牙腭侧颈部偏近中区域及尖牙颈部近中牙周膜出现应力集中区。结论:在个体化舌侧矫治器滑动法关闭间隙过程中,预置转矩弓丝对上前牙牙周膜应力分布有不同的影响;随着预置正转矩的增大,上前牙牙周膜所受应力水平及应力集中区域也随之扩大。颊腭侧同时加力关闭间隙,比单纯腭侧加力关闭间隙时上前牙牙周膜应力集中区域分布更加均匀,同时应力水平更小。
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编辑人员丨4天前
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前路枕骨髁钢板螺钉内固定治疗上颈椎不稳的有限元分析
编辑人员丨4天前
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数据建立有限元模型,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。
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编辑人员丨4天前
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腰椎长节段内固定不同曲度连接棒的生物力学分析
编辑人员丨4天前
目的:通过有限元方法分析腰椎长节段椎弓根螺钉内固定时连接棒曲度差异对内固定及椎间盘应力的影响。方法:基于大连医科大学附属第一医院1名正常成年志愿者L1~L5节段的CT图像建立腰椎有限元模型。根据连接棒曲度与腰椎正常生理曲度的关系分为直棒组、正常生理曲度棒组及大曲度棒组。比较在腰椎前屈、后伸,左、右侧弯,左、右旋转等6种工况下3组模型的内固定、L1/L2椎间盘和L4/L5椎间盘的最大应力及应力分布。结果:在所有不同工况下,椎弓根螺钉、连接棒在直棒组中最大应力分别为61.64、179.28 Mpa;在生理曲度棒组中分别为40.52、66.33 Mpa;在大曲度棒组中分别为45.99、73.37 Mpa。生理曲度棒组内固定最大应力小于直棒组和大曲度棒组。3组模型中内固定的应力均主要分布于螺钉与椎体后壁交界处、钉尾处和钉棒结合处。直棒组、生理曲度棒组、大曲度棒组L1/L2椎间盘最大应力分别为9.20、9.39、9.18 Mpa;L4/L5椎间盘最大应力分别为5.08、5.01、4.88 Mpa。3组模型椎间盘最大应力及分布无明显差异。结论:生理曲度连接棒可有效降低椎弓根螺钉和连接棒应力,降低内固定断裂以及钉棒松动的风险。
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编辑人员丨4天前
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三种固定方式治疗内侧缺损型股骨转子间骨折术后失败的有限元分析
编辑人员丨4天前
目的:通过有限元分析比较单纯动力髁螺钉(dynamic condylar screw,DCS)、锁定加压钢板(locking compression plate,LCP)联合DCS、股骨近端内侧解剖支撑钢板(medial anatomic buttress plate,MABP)联合DCS翻修治疗内侧缺损型股骨转子间骨折的生物力学差异。方法:选取一名健康成年志愿者的股骨CT影像数据,通过Mimics 21.0软件及Geomagic Studio 12软件重建股骨实体化三维模型。使用Ansys Workbench 18.0软件建立股骨转子间Evans-Jensen ⅡB型骨折模型。在Solidworks 2015软件中重建股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)、DCS、LCP、MABP的三维模型;将PFNA与骨折模型进行装配,随后取出PFNA,建立股骨转子间骨折术后失败模型,再模拟股骨转子间骨折术后失败保髋翻修手术进行装配固定,分别采用DCS(无内侧支撑重建)、DCS+LCP(间接内侧支撑重建)、DCS+MABP(股骨颈下部分直接内侧支撑重建)固定;在Abaqus 6.14软件中分别模拟70 kg正常人站立(700 N)、缓慢行走(1 400 N)、快步行走(1 750 N)和上下楼梯(2 100 N)时的髋关节受力进行加载,记录不同模型中骨折断端的相对位移、应力峰值以及内固定的应力分布和应力峰值。结果:加载700 N轴向载荷时,采用DCS、DCS+LCP及DCS+MABP固定的骨折断端相对位移分别为0.28、0.13、0.09 mm,骨折断端应力峰值分别为49.01、15.29、1.35 MPa,整体内固定应力峰值分别为230、220、174 MPa;加载1 400 N轴向载荷时三种内固定方式的骨折断端相对位移分别为0.56、0.24、0.16 mm,骨折断端应力峰值分别为108.49、28.96、3.12 MPa,整体内固定应力峰值分别为469、352、324 MPa;加载1 750 N轴向载荷时三种内固定方式的骨折断端相对位移分别为0.70、0.30、0.20 mm,骨折断端应力峰值分别为139.59、37.57、4.17 MPa,整体内固定应力峰值分别为594、421、393 MPa;加载2 100 N轴向载荷时三种内固定的骨折断端相对位移分别为0.85、0.35、0.23 mm,骨折断端应力峰值分别为170.05、46.36、5.24 MPa,整体内固定应力峰值分别为724、504、460 MPa。结论:采用DCS+MABP固定对内侧缺损型股骨转子间骨折进行翻修具有更好的生物力学特性。
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编辑人员丨4天前
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基于金属编织技术的柔性机械手结构设计与实验验证
编辑人员丨4天前
目的:开发一种应用于经自然腔道内镜手术(NOTES)机器人柔性机械手的骨架结构,以满足NOTES对手术执行器械的性能需求。方法:基于金属编织技术设计一种柔性机械手结构及对应结构的控制策略。根据柔性机械手的机械结构特征推导几何关系公式。通过链式梁约束模型(CBCM)以及机械弹簧理论建立理论模型。对机械结构建立有限元模型并分析,验证理论模型的精度;并由金属编织结构的抗弯刚度验证柔性机械手的载荷能力。结果:基于金属编织技术设计了一种柔性机械手结构及对应结构的控制策略。在设置恰当的约束条件后,金属圆环作为单个受力单元在受到0.5 N的轴向力驱动时,最大应变约为1.49%,处于线性弹性阶段。最大形变约为0.308 9 mm,比理论值高3.26%。机械手骨架的最大应变约为0.21%,处于线性弹性阶段。最大总形变约为7.135 5 mm,比理论值高6.30%。机械手骨架的抗弯刚度计算为3.19 N·mm 2,与同量级尺寸形状记忆聚合物(SMPs)制成的柔性机械手相当。 结论:开发一种应用于NOTES机器人柔性机械手的骨架结构,符合执行NOTES手术任务的支撑刚度需求。
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编辑人员丨4天前