目的:运用有限元法分析评价不同骨密度条件下椎弓根螺钉拔出过程中的应力分布和最大拔出力，探讨安全植入椎弓根螺钉内固定的最低骨密度。方法:基于河北医科大学第三医院2021年1月就诊的1例健康男性志愿者的腰椎CT平扫数据和标准椎弓根螺钉参数，建立腰1椎体和椎弓根螺钉的三维模型，将椎体按骨密度值(QCT法)分为A组(BMD＝120 mg/cm 3)、B组(BMD＝110 mg/cm 3)、C组(BMD＝100 mg/cm 3)、D组(BMD＝90 mg/cm 3)、E组(BMD＝80 mg/cm 3)；依据参考文献完成材料赋值后，向所建立的5组有限元模型模拟轴向拔出力实验，观察各组螺钉应力分布及最大轴向拔出力，对所测指标进行不同骨密度之间的对比分析。采用单因素方差分析。 结果:A~E组有限元模型的最大拔出力分别为(1 834±78)、(1 626±65)、(1 441±55)、(1 141±48)、(1 039±42) N，组间比较差异有统计学意义( F＝3.413， P<0.05)。骨密度每下降10 mg/cm 3，最大轴向拔出力相应下降11%、23%、43%、51%。螺钉最大主应变出现在螺钉的尾端，拔出过程中螺钉的最大应力由尾端逐渐向头端移动。 结论:随着骨密度下降，椎弓根螺钉稳定性会相应出现减低。最大拔出力从D组(BMD＝90 mg/cm 3)开始出现大幅度下降。故对需要行椎弓根螺钉内固定的患者，术前应常规行QCT法检测骨密度，当椎体骨密度低于90 mg/cm 3(男性≥70岁，女性≥60岁)时，不建议单独应用椎弓根螺钉系统。

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。

目的:建立鼻中隔偏曲矫正手术前后鼻中隔三维有限元模型，探究鼻中隔偏曲矫正手术对鼻中隔软骨应力的减张效果。方法:该研究选取1例于2022年1月在南方医科大学珠江医院治疗的40岁男性鼻中隔偏曲患者，进行鼻内镜下二线减张鼻中隔矫正术，在术前和术后6个月行鼻中隔软骨CT三维重建及有限元分析，采集三维CT的DICOM格式数据，运用Mimics 21.0、Geomagic Studio 2014、ANSYS Workbench 17.0软件建立鼻中隔三维有限元模型。在鼻中隔软骨的顶端与底端设置固定约束，在软骨前端平面设置加载一个压强为10 6 Pa的沿X轴方向的接触应力，然后进行鼻中隔总形变位移和von Mises应力(VMS)分布的有限元分析。 结果:(1)鼻中隔偏曲软骨的总形变位移值最高点位于软骨前端，术前总形变位移最大值为0.022 296 m，术后为0.108 810 m。(2)鼻中隔偏曲软骨的应力分布主要集中于软骨前中段，VMS在鼻中隔前端有一峰值，术前VMS峰值为725 000 Pa，术后为2 426 000 Pa。(3)术后鼻中隔软骨总形变位移和VMS分布曲线从鼻中隔前端至后端有"瀑布样"落差。(4)术前鼻中隔VMS最大分布范围约为0.003 252 4 m 2，术后约为0.000 418 6 m 2，术后鼻中隔应力分布范围较术前明显减少。 结论:通过CT三维重建结合有限元分析技术，成功建立了鼻中隔三维有限元模型；通过对比手术前后的总形变位移和VMS曲线，证明鼻中隔偏曲矫正手术对鼻中隔软骨应力有减张效果。

目的:利用三维重建方法建立股骨颈动力交叉钉系统内固定有限元模型，比较植入物不同置入位置对内固定效果差异的影响。方法:分别建立植入物处于股骨中上三分之一处，股骨中心以及股骨中下三分之一处，股骨中心沿矢状面前三分之一处，股骨中心沿矢状面后三分之一处，5种股骨颈动力交叉钉系统内固定有限元模型，比较在这5种位置下，股骨颈动力交叉钉系统内固定系统的生物力学差异。结果:应力集中在主钉与防旋螺钉的交界处，锁定螺钉钉体，锁定螺钉与钢板的交界处。当植入物置于股骨中心处时，整个内固定系统所受到的最大应力值为14.29 MPa(1 MPa＝7 500 mmHg)，整个内固定系统的位移值为9.07 mm，将植入物安装到股骨中心下方三分之一处时，内固定系统承受的最大载荷比植入物位于中心位置时大256.63%。结论:当植入物处于股骨中间位置时，该内固定系统生物力学稳定性更好。

有限元方法是利用数学近似对真实物理系统进行模拟的一种数值计算方法，因具有很强的适应性、计算精度及利用计算机进行大规模计算的能力，其适用范围已从传统的结构分析扩展到几乎所有的科学技术领域。人体消化系统可大致分为实质脏器（肝胆、胰腺）及空腔脏器（食管、胃、肠道），利用有限元软件的强大建模功能及其接口工具，可以建立三维人体消化系统模型，并能够赋予其生物学特性对模型进行实验条件仿真，求解在复杂外力及边界条件作用下各种消化系统疾病的问题。本文对有限元方法在人体消化系统领域的应用特点进行综述，并指出未来的发展方向。

目的:研发新型解剖型后踝锁定接骨板，并通过有限元分析其力学稳定性。方法:收集100例健康志愿者胫腓骨和踝关节螺旋CT数据，测量国人后踝解剖学参数，结合相关计算机辅助技术设计制作新型国人解剖型后踝锁定接骨板，进行体外匹配性验证。通过建立有限元模型，对比分析该新型接骨板与3.5 mm皮质骨螺钉及1/3管型接骨板经力学加载后后踝骨折面的相对位移、最大Von Mises应力及置入物Von Mises应力峰值及分布。结果:利用胫腓骨和踝关节螺旋CT数及相关计算机辅助技术设计生产的新型解剖型后踝锁定接骨板与胫骨后踝匹配良好，解剖贴服。影像解剖学测量显示，后踝宽度四分位数 Q1、 Q2、 Q3分别为19.4、26.6、35.0 mm，相应踝关节CT三维重建模型对应小、中、大3种型号后踝基础接骨板。有限元分析显示：在不同加载方案下，新型国人解剖型后踝锁定接骨板固定后踝骨折时，骨折面Von Mises应力较3.5 mm皮质骨螺钉和1/3管型接骨板更低，内置物最大Von Mises应力较3.5 mm皮质骨螺钉和1/3管型接骨板更低，但不同固定方式间骨折面位移未见明显差异。 结论:新型国人解剖型后踝锁定接骨板与后踝匹配良好，力学强度高、稳定性好，可实现后踝骨折坚强固定。

目的:利用三维有限元模型分析舌侧活动翼矫治技术内收下前牙过程中牙列的位移趋势和牙周膜应力分布。方法:利用志愿者的锥形束CT数据及舌侧活动翼托槽实体数据，建立排齐后的下颌牙列及矫治器的三维有限元模型，在此模型上施力内收下前牙，初步分析下牙列的初始位移特点以及牙周膜应力分布。结果:加力后，下颌中切牙倾斜移动伴有压低；侧切牙、尖牙少量舌侧移动；第二前磨牙远中倾斜略有舌倾；第一磨牙比较稳定；第二磨牙整体略有近中倾斜，牙冠则表现为舌倾和远中舌向扭转；在内收时，应力主要集中于下颌中切牙，尤其是牙颈部和根尖部。结论:舌侧活动翼矫治技术内收下前牙时对前牙压低的同时后牙支抗有一定保护作用，对牙弓形态有良好控制。

目的:探讨两种新构型前环外固定架［髂嵴（IC）+髂前下棘（AIIS）外架、髂前上棘（ASIS）+AIIS外架）］治疗Tile C1型骨盆骨折的生物力学性能。方法:采用三维有限元法，建立Tile C1型骨盆损伤（单侧骶骨骨折和同侧耻骨纵行骨折）模型，分别模拟IC外架、AIIS外架、IC+AIIS外架、ASIS+AIIS外架、骶1（S 1）骶髂螺钉共5种固定方式进行固定。对模拟双足站立位和半卧位状态的垂直纵向载荷下，S 1上表面中点的竖直向下位移和后旋角位移进行量化和比较；对模拟左右挤压载荷下，骶骨外侧折端最高点和耻骨外侧折端最高点的侧方位移进行量化和比较；对模拟前后剪切载荷下，骶骨外侧折端最高点和耻骨外侧折端最高点的向后位移进行量化和比较。 结果:（1）模拟双足站立位的垂直纵向载荷下，S 1上表面中点的竖直向下位移和后旋角位移的结果较为一致，位移数值自大至小排序：IC外架、AIIS外架、ASIS+AIIS外架、IC+AIIS外架、S 1骶髂螺钉，其中IC外架的竖直向下位移数值明显大于其他模型。ASIS+AIIS外架与IC+AIIS外架的竖直向下位移和后旋角位移数值均相仿，后者较小。（2）模拟半卧位的垂直纵向载荷下，S 1上表面中点的竖直向下位移和后旋角位移同样一致，位移数值自大至小排序：IC外架、AIIS外架、ASIS+AIIS外架、IC+AIIS外架、S 1骶髂螺钉。（3）模拟左右挤压载荷状态下，骶骨外侧折端最高点和耻骨外侧折端最高点的侧方位移结果一致，位移数值自大至小排序：S 1骶髂螺钉、IC外架、AIIS外架、ASIS+AIIS外架、IC+AIIS外架，其中S 1骶髂螺钉、IC外架侧方位移数值较大，ASIS+AIIS外架与IC+AIIS外架的侧方位移数值相仿，后者较小，并显著小于其他模型。（4）模拟前后剪切载荷状态下，骶骨外侧折端最高点和耻骨外侧折端最高点的向后位移同样一致，位移数值自大至小排序：IC外架、AIIS外架、ASIS+AIIS外架、IC+AIIS外架、S 1骶髂螺钉，其中IC外架、AIIS外架的向后位移数值较大，ASIS+AIIS外架与IC+AIIS外架的向后位移数值相仿，后者较小。 结论:针对Tile C1型骨盆骨折，IC+AIIS外架和ASIS+AIIS外架的各向生物力学稳定性能均优于IC外架和AIIS外架，但ASIS+AIIS外架略弱于IC+AIIS外架。相比S 1骶髂螺钉和IC外架、AIIS外架，IC+AIIS外架和ASIS+AIIS外架的侧方稳定性尤为突出，均值得临床应用推广。

目的:通过有限元分析研究不同空心螺钉内固定方式在Sanders ⅡB型跟骨骨折的生物力学稳定性。方法:在一名志愿者（男性，26岁，身高173 cm，体重70 kg）跟骨CT基础上，通过Mimics 22.0、Geomagic12.0、Solidworks2019、ANSYS Workbench 2022等数字医学软件建立跟骨三维有限元模型，建立Sandres ⅡB型跟骨骨折模型。螺钉分为以下3种：①纵螺钉：自跟骨结节向前部；②横螺钉：自跟骨外侧壁向载距突；③垂直螺钉：自跟骨底部向丘部，垂直于后关节面。螺钉配置方案如下：纵螺钉自跟骨结节上方、中部、下方为进钉点分为上方组、中部组、下方组，再依据双横螺钉+单垂直螺钉、单横螺钉+单垂直螺钉、双横螺钉+无垂直螺钉和单横螺钉+无垂直螺钉的配置方式进一步分为4个亚组，最终得到12个模型(a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l模型)。在后距关节面和中距关节面分别施加420 N和200 N载荷模拟成人单足站立时跟骨受力，分析各个模型的总形变位移，丘部、前部、关节面骨折裂缝相对位移，骨折断端、螺钉的应力峰值。结果:i、j模型的总形变位移最低，k、l模型的形变位移最高；其余模型的最大形变位移变化幅度较小。丘部骨折裂缝平均相对位移在上方组最低（0.27 mm），下方组相对较高，其中k、l模型的变异最大；前部骨折裂缝平均相对位移在下方组最小（0.16 mm），其中i、k模型表现最佳；关节面骨折裂缝相对位移在所有模型中均保持在较低水平。上方组模型骨折断端平均应力峰值最低（60.20 MPa），中部组和下方组接近（分别为103.88 MPa和99.76 MPa）。上方组的螺钉平均应力峰值最小（222.77 MPa），下方组k、l模型的平均应力峰值最高，分别达到331.48、349.82 MPa。结论:i模型（下置纵螺钉+双横螺钉+单垂直螺钉）在降低总形变位移和前部骨折裂缝相对位移方面具有优势，值得推荐。纵螺钉、垂直螺钉和横螺钉在跟骨骨折固定中承担着不同作用，医生可根据患者需求选择适宜的螺钉配置。

目的:利用计算机仿真技术模拟发育性髋关节脱位(developmental dislocation of the hip，DDH)患儿不同股骨颈前倾角时股骨的应力分布，以明确DDH患儿股骨颈前倾角矫正的意义，并指导手术方案的制定。方法:回顾性分析2021年6月在山西省儿童医院骨科住院治疗的1例右侧DDH患儿影像学资料。患儿女，6岁，提取正常侧(左侧)髋关节股骨扫描数据，通过三维CT扫描重建股骨三维模型，分别设计股骨颈前倾角35°、25°、15°时的力学仿真模型，通过有限元软件进行仿真计算，观察不同股骨颈前倾角度时股骨的生物力学分布。结果:DDH患儿股骨三维模型上股骨颈前倾角为35°、25°、15°时股骨模型受到的最大应力分别为21.18 MPa、17.36 MPa、9.85 MPa。股骨颈前倾角为35°时，股骨干应力集中；股骨颈前倾角为25°时，股骨远端骨骺的应力降低25%；股骨颈前倾角为15°时，股骨应力主要集中在股骨头颈至股骨干上段。股骨颈前倾角为35°时，位移大于1 mm的区间是股骨头至股骨干中段；股骨颈前倾角为25°时，位移大于1 mm的区间是股骨头至股骨干中上端；股骨颈前倾角为15°时，位移大于1 mm的区间是股骨头至股骨颈。股骨颈前倾角为35°、25°、15°时其股骨远端骨骺的最大位移分别为0.0041 mm、0.0018 mm、0.0012 mm。结论:股骨颈前倾角对DDH患儿的股骨力学有着重要影响。股骨的应力分布随着股骨颈前倾角改变而改变，股骨颈前倾角度增大，股骨干应力逐渐增加，在股骨干位置出现应力集中现象；股骨颈前倾角越大，应力传递在股骨干区域受到的遮挡效应越大，股骨远端骨骺在横断面的变形也增加。股骨颈前倾角为15°时股骨应力分布较为理想。