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针对胸腰弯型脊柱侧凸矫形器修型的量化分析: 2025年; 目的研究矫形器修型量对脊柱侧弯矫正效果及支撑界面压力的影响。方法建立脊柱侧弯有限元模型模拟矫形器装配效果。矫形器简化为4个施力区(左肋区、右肋区、左前区和右后区),模拟6种修型工况:模型1、2、3左前、右后区修型量保持20 mm,左、右肋区均分别施加20、25、30 mm位移载荷;模型4、5、6左、右肋区修型量保持25 mm,左前、右后区均分别施加15、20、25 mm位移载荷,计算侧凸脊柱Cobb角、顶椎旋转角度(apical vertebra rotation,AVR)和支撑界面压力。结果模型1、2、3中Cobb角矫正度数分别为8.94°、15.62°、17.91°,AVR矫正度数分别为7.53°、6.69°、5.87°;模型4、5、6 Cobb角矫正度数分别为14.55°、15.62°、16.09°,AVR矫正度数分别为5.25°、6.69°、8.63°。模型6的Cobb角和AVR矫正率分别为45.48%和41.22%,综合矫形效果最明显,其最大支撑界面压力为26.51 kPa。结论修型量对脊柱侧凸Cobb角和AVR的矫正具有积极影响;左、右肋区施力对Cobb角的矫正起主要作用,左前、右后区施力对脊柱去旋转起主要作用;各区域修型量为25 mm可产生较好的矫正效果。本研究可为临床矫形器的设计提供数据支撑。; 孙亚龙王磊胡泽里龙王新宇杨洁萌张莹莹赵立伟都承斐莫中军; 关键词：脊柱侧凸矫形 COBB角椎体旋转

骶骨部分切除术后骨盆重建的三维有限元分析被引量：5: 2008年; 目的研究骶骨部分切除术后骨盆重建的生物力学特征。方法分别构建完整骨盆。经S1、S2之间施行骶骨部分切除术后的缺损骨盆和重建骨盆的三维有限元模型。模拟人体坐位时的负荷,研究3种模型的位移与应力分布变化。结果得到了三个模型中骶岬前方参考点在垂直方向的位移值及整个模型和重建器械的应力分布情况。结论骶髂关节部位的重建可以增强骶骨部分切除术后骨盆的稳定性,并改变骨盆应力分布,降低骶器关节应力峰值,减少术后骨盆破坏的风险。L5椎弓根螺钉与髂骨钉之间的钛棒发生断裂的风险较大,提示术中应当重视弯棒操作,避免钛棒过度成角,防止应力过度集中,减少断棒的危险。; 李全蔡郑东都承斐佟大可丁祖泉; 关键词：骶骨切除骨盆有限元方法

个体化建模有限元分析对股骨髓内钉术后骨愈合情况随访的应用研究被引量：1: 2015年; 目的：对股骨骨折髓内钉术后1年随访模型快速建模，通过个体化建模有限元方法研究分析，判定内固定取出后骨折断端是否具有断裂的风险。方法10名股骨上段或中段骨折的男性志愿者已行股骨骨折髓内钉术后1年，分为2组，X线判定骨折愈合与否，骨折端骨愈合组5名，骨未愈合组5名，行股骨全长CT扫描后运用Mimics、Geomagic Studio、Abaqus等软件采用快速个体化建模方法建立模型，并模拟取出髓内钉后进行有限元分析，施加人体单腿站立时的静力载荷和约束，并将分析结果进行对比，观察米塞斯应力分布、最大值及其所处部位。结果按照材料属性进行区别显示米塞斯应力的最大值及最小值，骨愈合组：5例病人最大米塞斯应力值均不在骨折断端附近，应力集中区域及应力集中点分布均位于骨愈合区外，骨折断端周围并不是应力集中区域；骨未愈合组：5例病人各类型材料最大米塞斯应力值均位于骨折断端，骨折断端周围是应力集中区域。结论采用个体化建模方法可以对骨折内固定取出前的骨愈合模型进行运算分析，预测骨折畸形愈合下内固定取出后的稳定性，快速预判术后缓慢行走是否导致骨折断端断裂。; 周江军都承斐赵敏吕仁发黎蕾杨俊余专一; 关键词：有限元分析股骨骨折髓内钉

人体足踝部有限元模型的建立及有效性分析被引量：6: 2012年; 背景:传统的足踝部生物力学研究有其局限性,本文介绍一种足踝部有限元建模方法,使其具有高度的几何相似及物理相似。目的:探讨建立足踝部有限元模型的方法,为生物力学研究提供数字化仿真平台。方法:通过CT扫描1名男性志愿者踝关节获取足踝部影像学资料,将其输入Mimics软件重建骨骼和韧带,通过Geo-magic处理并生成关节软骨后导入Ansys的Workbench模块,建立足踝部有限元模型,参考相关文献确定材料属性,划分网格,设置边界条件,模拟踝关节正常站立状态下受力,进行加载分析。结果:本研究建立了一个包含骨、软骨及韧带的足踝部有限元模型,相对客观地反映了人体足踝部的基本解剖结构和力学特性。模拟人体站立状态垂直加载600N载荷于胫、腓骨下端的上截面,踝关节胫骨下关节面的接触应力主要分布在中部及前外侧,最大接触应力为3.74MPa,接触面积为335.5mm2。踝关节周围四条主要韧带的位移(拉伸长度)中:胫跟韧带>胫舟韧带>跟腓韧带>下胫腓联合前韧带。结论:本研究所建立的人体足踝部有限元模型经验证结果可靠,可进一步用于足踝部生物力学研究。; 吴恺杨茂伟都承斐; 关键词：生物力学有限元分析

腰椎间盘退变与侧前方入路腰椎椎体间融合术(OLIF)的生物力学研究被引量：2: 2021年; 目的将正常腰椎、腰椎退变和腰椎融合相结合,全面分析它们之间的生物力学关系。方法建立正常腰椎(L3~S1)有限元模型,并对其进行验证。然后通过改变正常腰椎模型的几何形态(椎间隙高度,前缘骨赘尺寸,椎间盘面积)以及退化节段的重要组织(髓核、纤维环基质和终板)的材料属性,建立3种腰椎退变模型(轻度、中度和重度),其中L4~5为退变节段。; 蔡鑫义都承斐都承斐; 关键词：腰椎间盘退变椎间隙高度腰椎退变骨赘侧前方入路

植入式假肢假体周围骨组织生物力学特征分析: 2025年; 目的:针对植入式假肢不同的假体设计,对其周围骨组织的生物力学特征进行对比研究,为临床应用及假体优化设计提供数据支撑。方法:建立股骨截骨有限元模型并模拟植入用于截肢者康复的骨结合假体(osseointegrated prostheses for the rehabilitation of amputees,OPRA)、整体式假肢(integral leg prosthesis,ILP)和骨整合假肢(osseointegrated prosthetic limb,OPL)三种已用于临床的假体,计算假体应力、假体周围骨组织应力分布和各区域的应力遮挡率。结果:ILP、OPL和OPRA三种假体的最大应力分别为83.50、41.75和59.48 MPa;ILP、OPL和OPRA植入后周围骨组织的平均应力遮挡率分别为28.93%、23.94%、13.12%,植入前后骨吸收区域占比差值依次为16.08%、14.19%、10.85%。结论:ILP、OPL和OPRA三种假体的应力均远小于材料破坏极限,具有足够强度;OPRA缓解整体应力遮挡效应、降低区域骨吸收风险的能力相对较好。; 孔鹏润都承斐孙亚龙张泓莫中军; 关键词：应力遮挡骨吸收有限元建模

人体全骨盆三维有限元模型的建立与验证被引量：10: 2007年; 目的建立人体全骨盆的三维有限元模型,提供骨盆生物力学研究的数学模型。方法获取正常成年男性全骨盆包括相邻自第3腰椎、股骨上端1/3处的 CT 扫描图像,运用 ANSYS 有限元分析系统,采用直接从原始图片生成单元和节点的方法构建人体全骨盆的三维有限元模型。结果建立了正常人体全骨盆并包含第3腰椎和股骨上1/3段的三维有限元模型,模型由721 820单元,207 248节点构成。结论建立的人体全骨盆三维有限元模型较客观地反映人体骨盆的解剖结构和力学特性,可作为骨盆生物力学研究的工具。; 程黎明贾永伟俞光荣都承斐于研楼永坚丁祖权; 关键词：骨盆生物力学有限元模型

冲击载荷下安全头盔不同佩戴方式对头部损伤的影响: 2024年; 目的通过有限元法模拟了冲击载荷下不同安全头盔佩戴方式头部生物力学响应对比,研究了不同头盔佩戴方式对头部损伤的影响。方法使用THUMS人体有限元模型,建立了不同头盔佩戴方式(左右倾斜5°、后倾15°、0°无下颚带、0°有下颚带)的头部-头盔有限元模型,并对坠落物冲击载荷工况下进行仿真模拟,同时对头部生物力学损伤风险进行评估。结果在低速冲击时,不同头盔佩戴方式下头部生物力学响应变化并无明显差别;随着冲击速度的增加,紧系下颚带对比无下颚带的情况下其HIC值降低了超过20%,头盔后倾15°其脑部von Mises应力达到了7.56 k Pa,超过了50%中度头部损伤阈值,最大颅骨应变能达到了463 m J,对比正常佩戴情况增长值超过50%,撞击部位最大颅内压力达2.7 MPa,分布范围广;有下颚带时最小颅内压为1.8 MPa,且分布范围较小;同时左右倾斜5°以及无下颚带的情况下脑部应力值范围为6~6.5 k Pa。结论在冲击载荷较大时,紧系下颚带对于增强头盔的稳定性,减少颅内压力值具有重要作用,正确的头盔佩戴角度对于抑制颅内压力分布扩散以及较小压力值同样具有关键的作用。因此,在佩戴安全头盔时,应尽量保持正确的佩戴角度并紧系下颚带以增强头盔的稳定性和防护效果。; 李天成都承斐; 关键词：颅内压力安全头盔冲击载荷损伤阈值

侧前方腰椎椎体间融合术中不同固定系统对腰椎振动力学特性的影响: 2024年; 目的探讨侧前方腰椎椎体间融合术的不同固定系统(侧方钢板固定系统、单侧椎弓根螺钉固定系统、双侧椎弓根螺钉固定系统和经椎小关节固定系统)对人体腰椎在全身振动条件下的振动特性的影响。方法通过有限元方法建立正常腰椎(L1~S1)有限元模型和具有5种不同固定系统的侧前方腰椎椎体间融合术有限元模型。施加了500 N压缩随动载荷和±40 N的正弦轴向垂直载荷,频率为5 Hz,持续时间为0.6 s。结果本研究通过对比固定系统等效峰值应力等相关生物力学数据,发现在全身振动下双侧椎弓根螺钉固定模型产生了较小的应力,例如对比固定系统等效峰值应力的动态响应的峰值和振幅,发现双侧椎弓根螺钉固定模型具体数值分别为13.669、11.518和2.151 MPa,而侧方钢板固定模型的动态响应最大,其峰值和振幅分别为36.209、29.481和6.743 MPa。结论在全身振动下抵抗融合器下沉和保持椎间盘高度能力最强的是双侧椎弓根螺钉固定模型。侧方钢板固定系统模型中产生了非常大的应力,不利于患者的后期恢复和减少并发症。本研究建议,经常处于振动环境中的司机和相关从业人员在进行侧前方腰椎椎体间融合术时建议选择双侧椎弓根螺钉固定系统进行辅助治疗,侧方钢板不建议被单独使用。; 张彬都承斐; 关键词：腰椎椎体间融合术全身振动侧前方椎小关节

基于力-位移传感技术的残肢软组织力学性能测量方法: 2024年; 目的:针对假肢接受腔数字化设计中残肢软组织力学特征采集的需求,研究基于力-位移传感技术的软组织力学性能测量方法。方法:将压力和位移传感器并联设计开发软组织刚度测量系统,可实现软组织受力和形变的同步获取,并采用两段式割线法计算表观刚度,针对不同硬度、厚度的硅胶试件,使用力学试验机对本系统进行有效性验证。结果:对硬度15°(Shore A)的试件,本系统测得厚度为5mm、10mm、15mm和20mm的试件的刚度k1和k2分别为(1.788±0.14)N/mm和(4.132±0.21)N/mm、(1.447±0.1)N/mm和(2.966±0.17)N/mm、(1.340±0.14)N/mm和(2.335±0.16)N/mm、(1.306±0.19)N/mm和(2.261±0.19)N/mm,力学试验机获得相应刚度分别为(1.769±0.2)N/mm和(4.132±0.21)N/mm、(1.443±0.13)N/mm和(2.800±0.07)N/mm、(1.385±0.16)N/mm和(2.328±0.1)N/mm、(1.256±0.08)N/mm和(2.097±0.14)N/mm;2种系统测得的刚度k1和k2最大误差分别为3.8%、7.8%,且不存在显著性差异。对硬度25°的试件,除厚度为20mm试件外,2种系统测得试件的刚度k1和k2误差均<8.7%,且不存在显著性差异。结论:基于力-位移传感技术开发的残肢软组织力学性能测量系统与材料力学试验机测量结果有较好的一致性,能满足残肢软组织力学性能测量的需求。; 韩剑英张莹莹都承斐莫中军; 关键词：力学性能测量方法假肢接受腔

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都承斐

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