目的:通过三维有限元分析探讨无托槽隐形矫治上颌前牙分步内收和整体内收对切牙移动方式和后牙支抗的影响，以期为临床提供参考。方法:选取1例2022年6月因下颌第三磨牙阻生就诊于上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔外科的患者（24岁，男性，个别正常 ），使用其口腔颌面部锥形束CT构建无托槽隐形矫治三维有限元模型，设计减数上颌第一前磨牙，建立5组工况：分步内收-尖牙平移组、分步内收-切牙平移组、分步内收-切牙过矫治组、整体内收-切牙平移组和整体内收-切牙过矫治组。分析各组前牙和支抗后牙的初始位移。 结果:分步内收-尖牙平移组尖牙发生远中倾斜移动，中切牙和侧切牙分别唇向倾斜0.18°和0.13°。分步内收-切牙平移组和分步内收-切牙过矫治组尖牙均表现为近中倾斜移动；其中，切牙平移组中切牙和侧切牙出现不可控舌倾，分别倾斜0.29°和0.32°；切牙过矫治组中切牙和侧切牙的舌倾角减少至0.21°和0.18°。整体内收-切牙平移组和整体内收-切牙过矫治组尖牙均表现为远中倾斜移动；其中，切牙平移组中切牙和侧切牙仍出现不可控舌倾，分别倾斜0.19°和0.27°；切牙过矫治组中切牙发生可控的倾斜移动，舌倾角降至0.02°，侧切牙呈控根移动，表现为0.03°唇倾。5组后牙均发生近中倾斜移动。结论:无托槽隐形矫治内收上前牙时，设计整体内收和切牙过矫治有利于切牙的转矩控制。

目的:建立3种不同内固定系统植入人体内的三维模型，互相之间进行力学参数对比，分析皮质骨钉道(CBT)螺钉系统治疗腰椎结核的临床可行性。方法:实验通过对广西壮族自治区人民医院于2020年6月30日招募的1名正常成年志愿者L2～L4腰椎的CT数据进行建模，在Ansys中对3种模型施加500 N压力，比较内固定系统、钛笼底部、末节椎体椎体的受力、位移、应力分布以及不同工况下椎体定点角度变化，从生物力学的角度解释CBT螺钉固定系统治疗腰椎结核的优势。结果:结果显示，CBT螺钉固定系统在侧弯时最大应力为194.84 N，传统椎弓根螺钉固定最大应力为196.48 N，结果基本相同。后伸时，CBT螺钉固定系统在对抗后伸扭矩时最大应力为104.17 N，观察位移可以或得相同结果，这表明CBT螺钉固定系统可以获得更坚强的稳定性。相邻阶段的短椎弓根螺钉与CBT螺钉对比可以看出，CBT螺钉固定系统可以获得更满意的稳定性。结论:与短椎弓根螺钉固定系统比较，CBT螺钉固定系统可以更有效重建腰椎结核术后的稳定性，同时保留了腰椎更多运动节段，在临床上应当推广使用。

目的:基于重建异常生理曲度颈椎曲度，利用数字建模软件和有限元分析软件构建颈前路椎体次全切除融合术（ACFF）三维有限元模型，并对构建完成的模型进行验证、加载载荷、计算分析生物力学，为临床手术方案的合理制定和预后的评估提供参考依据。方法:选择临汾市人民医院脊柱外科1例住院患者，将279张颈椎CT扫描DICOM格式图像导入Mimics建模软件，构建stl格式初步三维模型，利用Geomagic Studio 2013软件精修细化功能对三维模型进行光滑、消除噪点，并模拟ACCF手术操作切除C 3椎体部分及上下相邻椎间盘，切除部分使用钛笼支撑，钛笼中填充碎骨，并使用六孔钛板进行前路内固定。在C 3切除后调整颈椎生理曲度，使变直的颈椎恢复前凸，并测量调整后的Cobb角为-10.76°，进一步添加韧带、椎间盘、模拟小关节，然后导入有限元分析软件Ansys workbench 15.0，进行网格划分、赋予材料属性，加载载荷，计算颈椎椎间盘和小关节的应力。 结果:成功建立了ACCF三维有限元模型，包含7个颈椎椎体、3个椎间盘、以及双侧的小关节、韧带等结构，内固定融合物包括1个钛笼、1个钛板和4个螺钉，钛笼内容物为松质骨碎块填充，共计398 325个节点，174 329个单元。有限元计算结果以前屈工况为例，术前模型C 1~C 7小关节应力分别为4.29、2.01、1.95、2.43、0.54、0.69 MPa，而术后小关节应力分别为3.33、0.47、0.79、3.02、0.63、0.26 MPa，两个不同工况模型小关节应力相比，术前模型5个节段小关节应力高于术后模型，术后模型C 4~C 7椎间盘应力分别为0.44、0.66、0.46 MPa，均低于术前生理曲度变直模型的椎间盘应力。 结论:利用患者真实CT扫描数据构建外观逼真、细节还原度高、具有非常好的几何相似性的有限元模型，并通过有效性验证，生物力学分析提示重建颈椎生理曲度能有效降低颈椎椎间盘和小关节的应力，这对于后期延缓或者阻止颈椎退变能起到一定的作用。

目的:对外侧踝关节距腓前韧带与跟腓韧带联合损伤进行初步研究,分析摇拔戳手法治疗踝关节的作用机理和韧带联合损伤恢复过程中足踝的生物力学特性.方法:基于1例患有右侧足踝扭伤的男性志愿者进行CT扫描,使用Mimics 10.0,Solidworks 2016,Hypermesh 12.0,Abaqus 6.13软件建立足踝三维非线性有限元分析模型,并验证了模型有效性,结合临床研究,通过调整韧带弹性模量来模拟韧带损伤,对踝关节在不同治疗时期下的趾屈、背伸、内翻、外翻4种工况进行有限元模拟分析.结果:随着摇拔戳手法的治疗和韧带损伤的恢复,4种工况下胫距与腓距关节面的最大应力和受力较大的区域逐渐增大,最大受力韧带的应力值逐渐增大,距腓前韧带和跟腓韧带应力发生分散和转移,所受轴力逐渐减小.结论:通过有限元方法模拟摇拔戳手法的力学状况,直观看出足踝距腓前和跟腓韧带联合损伤治疗前后韧带、关节面受力的变化,将治疗效果进行量化,为该手法的临床推广及应用提供客观、科学依据.

为解决目前国内外对移位机结构设计、力学特性研究不足的问题,利用多体传递矩阵法建立液压驱动移位机模型.模型中采用弹簧阻尼对液压缸进行等效,把支撑臂和摆臂当作Euler-Bernoulli柔性梁处理.利用90和120 kg的质量进行不同人员乘坐模拟.计算结果表明:油缸部位最大受力达到l 200和1 400 N,满足部件的安全使用标准;以上两种质量人员移位机模型的末端振动位移最大达到45和50 mm,符合设备的抗变形能力.通过对移位机样机上的60名样本人员试验乘坐,显示设计的产品符合乘坐需求和产品设计目的.多体传递矩阵法可为肢体康复移位机产品设计提供有效的参数化建模和计算条件,能满足不同人员、不同型号产品的设计需求,得出运动过程中不同工况的动力学响应,所得结果为移位机及临床医疗设备的智能控制和患者乘坐的安全性、舒适性提供帮助.

分析和评估可降解支架在加工和临床使用时的生物力学性能.基于有限元方法,建立六面体网格模型,假设支架和模拟血管为各向同性的不可压缩材料,分别赋予弹塑性和超弹性本构模型,根据加工和临床情况施加边界条件和接触条件,使用有限元软件ABAQUS的隐式求解器,模拟3种规格支架B-2508、B-3018和B-3528在压握、扩张、后扩张和疲劳工况下的表现.结果表明,压握时,这3种支架的应力峰值分别为55.47、55.47和50.51 MPa;扩张时,这3种支架的应力峰值分别为64.10、66.09和66.25 MPa;后扩张时,这3种支架的应力峰值为66.10、65.85和67.85 MPa.在疲劳图中,B-2508和B-3018的平均应力-交变应力坐标均位于疲劳临界线1以下,而B-3528中少数节点的坐标位于疲劳临界线1以上.总的来说,压握安全性方面,B-3528最优;扩张安全性方面,B-2508最优;疲劳安全性方面,B-3018最优.研究结果对可吸收支架提供一种准确的生物力学性能模拟分析方法,为可吸收支架类的产品开发和临床精确操作提供理论指导.

目的 在自制机翼型Ni-Ti合金固定器基础之上,建立腰椎峡部裂内固定的有限元模型,分析其对椎间盘的影响.方法 CT数据建立腰椎峡部裂模型,数字装配固定器,测算人体各工况下椎间盘应力峰值及分布.结果 在前屈、后伸、左侧屈和左旋转工况下,患椎间盘的最大应力值分别增加到105％、102％、101％和111％,在使用机翼型Ni-Ti合金内固定技术重建后,患椎间盘最大应力值分别减少至67％、55％、88％和83％.结论 机翼型Ni-Ti合金固定器构造特别,可有效减少同节段及相邻节段的椎间盘应力,防止椎间盘远期退变,具备良好的生物力学特性,有望进入临床应用,为腰椎峡部裂的治疗提供更多的选择.

背景:随着寰枢椎手术量的增加,寰枢椎植骨融合的问题也一直备受重视,无论寰枢椎前路或者后路融合器,虽然对寰枢椎融合器的研究从未停止,但由于手术技术难度、手术风险、设计不成熟等诸多原因,目前仍未有相关的寰枢椎融合器可应用于临床.后路寰枢椎板间融合器是一种可配合后路钉棒内固定系统使用的新型融合器类型,但其生物力学性能仍需进一步研究.目的:通过建立寰枢椎板间融合器联合后路钉棒内固定系统的三维有限元模型,评估新型后路寰枢椎板间融合器的生物力学特性.方法:通过CT扫描获取1名健康成年人枕骨、寰枢椎图像信息,应用有限元分析软件创建寰枢椎板间融合器联合后路钉棒内固定系统的三维有限元分析模型,分析不同运动状态下寰枢椎板间融合器的应力变化及应力云图.结果与结论:①建立的有限元模型几何相似性好,包含206745个单元及72496个节点;②寰枢椎板间融合器的最大应力均集中在微型钛钉置入骨质部位,左右旋转工况下的最大应力值较其他工况下高;③后路钉棒系统应力均主要集中在螺钉的钉-骨交界处及钉棒连接处,最大的应力均产生在螺钉置入骨质部分的根部周围;④提示新型后路寰枢椎板间融合器的力学稳定性可,寰枢椎板间融合器是一种简单、安全的寰枢椎融合器类型,对后路钉棒系统应力无影响,值得进一步研究.

多层螺旋计算机体层摄影(CT)扫描获取志愿者的下颌CT图像,通过Mimics 20.0、Geomagic studio 2014、Unigraphics NX 10.0及Ansys Workbench 18.2软件的综合使用,建立了2个包含下颌骨、下牙列、牙周膜、舌侧托槽、弓丝、微种植体、牵引钩等的个体化舌侧矫治内收下前牙阶段的三维有限元模型(3-D FEMs).对模型初步加载工况进行验证,验证结果符合临床实际,可以为进一步深入研究舌侧矫治的生物力学效应提供有效平台.

背景:目前内镜微创减压手术已应用于腰椎管狭窄症的治疗,但对镜下精准椎板开窗范围的研究较少.目的:利用退变腰椎有限元模型,评估分析全内镜下不同分区精准椎板开窗减压手术对腰椎活动度及应力分布的影响.方法:随机选取1名腰椎管狭窄症患者,采集CT数据,使用相关生物力学软件建立腰椎L4-5节段有限元模型(M1),并进行有效性验证.继而有限元模拟内镜可视下精准椎板开窗减压手术,结合腰椎管狭窄症临床病理分型,建立椎板开窗减压相应范围L4-5节段手术模型,分别为L4椎板下缘+L4-5关节突关节部分切除模型(M2)、L4-5部分关节突关节+L5椎板上缘切除模型(M3)、L4椎板下缘+L4-5部分关节突关节+L5椎板上缘切除模型(M4)、L4椎板下缘+L4-5部分关节突关节+L5椎板上缘+Over-the-Top对侧部分关节突切除模型(M5)及L4椎体下缘+L4-5关节突关节1/2以上+L5椎板上缘切除模型(M6)(以上椎体均保留峡部,除M6外,关节突关节均保留50％以上的关节面).分别对完整脊柱(M1)及5种模拟手术模型(M2、M3、M4、M5、M6)施加相同载荷边界条件,进行前屈、后伸、左/右侧弯、左/右旋转6种工况下腰椎活动度及椎间盘等效应力的对比分析.结果与结论:①与完整脊柱M1模型比较,M2、M3、M4及M5模型在各工况下活动度值相近,但M6模型的活动度值较M1明显增大,为M1活动度的151％-264％,特别是后伸和旋转工况为甚;②在椎间盘等效应力方面,M2、M3、M4及M5模型在椎间盘前区、左/右区工况下等效应力上升趋势不明显,在椎间盘后区、中区等效应力有所增加,最大增加幅度达53％,但未出现较大应力集中的情况;而M6模型椎间盘各区域等效应力均出现较大程度上升趋势,特别在前屈工况下最大达完整退变模型(M1)的3倍;③结果表明,过大椎板开窗明显影响腰椎稳定性,同时相应节段椎间盘应力增加,易加速椎间关节退变.内镜微创减压手术精准可控,针对不同类型腰椎管狭窄症采用个性化治疗方案,保证减压效果的同时,可有效维持手术节段的生物力学特性.