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腓骨重建小钛板及重建板固定下颌骨体部缺损的生物力学比较分析
编辑人员丨1秒前
目的:利用三维有限元方法比较小钛板及重建板固定的下颌骨体部缺损腓骨修复后的应力分布特点及位移情况,为临床上内固定选择提供力学依据.方法:建立下颌骨体部缺损腓骨修复及小型四孔钛板与重建板固定的三维有限元模型,模拟健侧磨牙咬合加载,对比分析钛板、钉孔周围骨质的最大应力值以及腓骨前后端的最大应力值和位移情况.结果:建立了小钛板与重建板固定的下颌骨体部缺损腓骨重建的三维有限元模型.钛板最大应力值均出现在下颌角区域,且均位于钛板上缘或后上方钛板(小钛板组),重建板31.645 MPa,小钛板37.031 MPa,均低于钛合金材料的破坏极限.钉孔周围皮质骨最大应力值均在最靠近前部下颌骨残端与腓骨交界处的第一个钉孔处,重建板4.712 MPa,小钛板8.243 MPa,也都低于皮质骨的屈服强度.总体位移腓骨前端均大于后端且两种钛板组结果相近.结论:重建板和小钛板均能满足下颌骨体部缺损腓骨固定修复的生物力学要求.
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编辑人员丨1秒前
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鼻中隔偏曲矫正手术前后鼻中隔生物力学三维有限元分析
编辑人员丨6天前
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。
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编辑人员丨6天前
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国人解剖型后踝锁定接骨板的研发和有限元分析
编辑人员丨6天前
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。
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编辑人员丨6天前
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新型微型锁定带钩钢板在固定指骨撕脱性骨折中的应用
编辑人员丨6天前
目的:通过手标本解剖及生物力学实验探讨新型微型锁定带钩钢板在固定指骨撕脱性骨折中的可行性。方法:取6对新鲜成人手标本,先测量指甲尖至甲根近端的距离,再用微型骨刀将手指末节制作成伸指肌腱止点撕脱性骨折模型,实验组手标本均采用新型微型锁定带钩钢板固定,对照组拇指行自制单孔带钩钢板,示指行微型螺钉固定,中指行克氏针固定,环指行双孔普通钢板横向固定,小指行钢丝结合克氏针固定。尖刀紧贴钢板远端切开甲根,对伸指肌腱进行加载测试,记录骨折端分离2 mm的最大张力,拆除内固定物后测量并计算钢板压迫甲根长度,组间比较采用独立样本 t检验。 结果:新型微型锁定带钩钢板压迫甲根长度分别为拇指(1.50±0.06) mm,示指(1.90±0.05) mm,中指(1.81±0.03) mm,环指(2.12±0.05) mm,小指(2.24±0.06) mm。自制单孔带钩钢板压迫拇指甲根长度为(3.23±0.12) mm,双孔普通钢板压迫环指甲根长度为(2.14±0.07) mm,实验组在拇指甲根压迫长度上要低于对照组,差异有统计学意义( t=29.835, P<0.05),环指上差异无统计学意义。实验组拇指、示指、中指、环指、小指末节骨折端分离2 mm的最大张力分别为(39.28±1.80)、(28.42±2.44)、(26.60±1.93)、(24.80±3.00)、(21.31±2.96) N;对照组分别为(26.15±3.02)、(10.47±1.12)、(10.73±1.78)、(7.50±1.28)、(14.30±2.15) N。实验组拇指、示指、中指、环指、小指在骨折端分离2mm的最大张力要高于对照组,差异均有统计学意义( t=9.153、16.342、14.831、12.982、4.690, P<0.05)。 结论:微型钢板固定手指末节撕脱性骨折中均会压迫甲根,但新型微型锁定带钩钢板对甲根损伤更小,对肌腱无明显卡压,生物力学稳定性更好。
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编辑人员丨6天前
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五种内固定方式固定髋臼后柱骨折生物力学特性的有限元分析
编辑人员丨6天前
目的:应用有限元分析比较5种内固定方式固定髋臼后柱骨折的生物力学特性。方法:选取1例健康女性志愿者,年龄为50岁,身高160 cm,体重63 kg,体重指数为24.6 kg/m 2。将志愿者CT扫描数据以DICOM格式导入Mimics15.0软件生成骨盆三维模型,应用ANSYS 14.5软件建立骨盆三维有限元模型,并验证其有效性。然后生成髋臼后柱骨折模型,建立内髂坐钢板、常规后柱钢板、顺行空心拉力螺钉、经坐骨小切迹逆行空心拉力螺钉及经坐骨结节逆行空心拉力螺钉固定模型。对5种固定模型行应力加载,比较5种固定模型髋臼后柱骨折线的位移及应力集中部位。 结果:髋臼后柱骨折线上节点的平均位移:站立位时,常规后柱钢板固定模型(6.13 μm)<经坐骨结节逆行空心拉力螺钉固定模型(6.85 μm)<经坐骨小切迹逆行空心拉力螺钉固定模型(7.07 μm)<内髂坐钢板固定模型(7.08 μm)<顺行空心拉力螺钉固定模型(7.85 μm);坐位时,常规后柱钢板固定模型(7.77 μm)<内髂坐钢板固定模型(9.65 μm)<顺行拉力螺钉固定模型(9.69 μm)<经坐骨小切迹逆行空心拉力螺钉固定模型(10.1 μm)<经坐骨结节逆行空心拉力螺钉固定模型(10.20 μm)。5种内固定模型的应力均主要集中于骨折断端。结论:内髂坐钢板及常规后柱钢板固定髋臼后柱骨折的稳定性较空心螺钉(顺行空心拉力螺钉、经坐骨结节逆行空心拉力螺钉、经坐骨小切迹逆行空心拉力螺钉)固定好。
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编辑人员丨6天前
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三角支撑固定:股骨转子间骨折手术的革新
编辑人员丨6天前
目的:比较三角支撑固定接骨板系统与动力髋螺钉(DHS)固定股骨转子间骨折的生物力学性能。方法:选取8对16具男性股骨标本,死亡年龄平均为51.9岁。将8对股骨的左、右两侧随机分为实验组和对照组( n=8):制作AO分型31-A1型股骨转子间骨折模型,实验组采用三角支撑固定接骨板系统固定,对照组采用DHS固定。然后将标本固定于生物力学试验机,以10 N/s的速度加载至400 N。记录并比较两组模型的整体形变、16个选取位点的应变值和循环实验结果。 结果:在400 N的载荷下,实验组和对照组模型的整体形变分别为(0.31±0.13)、(0.49±0.21)mm,差异有统计学意义( t=-2.456, P=0.023)。实验组股骨颈前、前方骨折线上、前方骨折线下外侧、前方骨折线下中间、前方骨折线下内侧、前方固定螺钉根部、股骨颈内侧骨折线下方、股骨颈后、后方骨折线上外侧、后方骨折线上中间、后方骨折线上内侧、后方骨折线下、后方固定螺钉根部上方、后方固定螺钉根部下方、股骨干后平行于固定螺钉、股骨干前平行于固定螺钉位点的应变值分别为-244.90、13.16、-71.77、-124.38、-366.89、121.62、-10.94、-166.00、-54.93、-367.38、-608.93、-69.09、326.50、133.14、52.97、-185.82,对照组分别为-24.62、-40.39、-36.99、-120.97、-486.38、99.20、35.36、-205.67、-74.30、-566.01、-1 085.40、-77.41、334.34、114.08、38.50、-235.74。对照组1具标本加载1 759次时出现内固定失败,实验组无一具标本内固定失败。 结论:对于股骨转子间骨折,三角支撑固定接骨板系统固定较DHS固定的整体形变小,更符合正常股骨生物力学的传导特性。
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编辑人员丨6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6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6天前
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穴位贴敷联合仰卧间歇角度牵引对神经根型颈椎病颈部生物学相关参数的影响
编辑人员丨6天前
目的:探讨穴位贴敷联合仰卧间歇角度牵引对神经根型颈椎病颈部生物学相关参数的影响。方法:随机对照试验设计。将符合入选标准的2019年2月-2021年2月黑龙江中医药大学附属第二医院100例神经根型颈椎病患者,采用随机数字表法分为2组,每组50例。对照组采用西医常规疗法治疗,观察组采用穴位贴敷联合仰卧间歇角度牵引治疗。2组均治疗3个月。采用日本骨科协会评估治疗(JOA评分)、颈椎功能障碍指数(NDI)评价患者颈椎功能状态,VAS量表评估颈椎疼痛程度;利用三维绘制技术绘制椎间孔容积,建立颈椎三维有限元模型并进行力矩加载,做旋转、侧弯、后伸、前屈运动,测试C 4~7椎体各节段椎间盘应力及颈椎活动度,评价临床疗效。 结果:观察组总有效率为94.0%(47/50)、对照组为70.0%(35/50),2组比较差异有统计学意义( χ2=9.76, P=0.002)。治疗后,观察组JOA评分高于对照组( t=6.23, P<0.01),NDI评分、VAS评分低于对照组( t值分别为5.17、9.13, P<0.01),椎间孔容积[(8.45±1.27)mm 3比(7.18±1.38)mm 3, t=4.79]高于对照组( P<0.01)。治疗后,观察组C 4~7颈椎前屈[(7.15±0.87)°比(5.64±0.78)°, t=9.14]、后伸[(8.53±0.73)°比(7.15±0.68)°, t=9.78]、侧弯[(6.57±0.71)°比(5.28±0.67)°, t=9.34]、旋转[(7.89±0.52)°比(6.54±0.48)°, t=13.49]活动度高于对照组( P<0.01);C 4~7椎间盘前屈[(1.41±0.09)kPa比(2.01±0.12)kPa, t=28.28]、后伸[(1.54±0.07)kPa比(2.01±0.08)kPa, t=31.26]、侧弯[(1.24±0.07)kPa比(1.89±0.13)kPa, t=31.13]、旋转[(1.23±0.06)kPa比(1.85±0.11)kPa, t=34.99]应力低于对照组( P<0.01)。 结论:穴位贴敷联合仰卧间歇角度牵引可较好改善神经根型颈椎病患者颈部疼痛及颈椎功能,促进颈部生物力学恢复。
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编辑人员丨6天前
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三种微创内固定治疗骨盆前环双侧骨折的生物力学比较
编辑人员丨6天前
目的:对经皮长接骨板、经皮耻骨上支髓内螺钉、经皮前环钉棒系统内固定骨盆前环双侧骨折(双侧耻骨纵行骨折)的稳定性生物力学效果进行比较。方法:使用三维有限元法,建立双侧耻骨纵行骨折模型,模拟经皮长接骨板、经皮耻骨上支髓内螺钉、经皮前环钉棒系统及其组合固定前述骨折的模型,以髋关节中点的各向位移作为稳定性的量化指标,对模拟垂直下压载荷、前后剪切载荷、左右牵拉载荷状态下骨折的稳定性进行量化和比较。位移越小稳定性越好。结果:在前后、左右加载状态下,3种微创内固定方式及其组合的各模型髋关节中点的前后、横向、竖直位移值均有较为明显的一致性差异,总体而言,经皮耻骨上支髓内螺钉与经皮前环钉棒系统组合(前后:2.52 mm,左右:0.60 mm)<经皮耻骨上支髓内螺钉(前后:2.74 mm,左右:0.75 mm)<经皮长接骨板与经皮前环钉棒系统组合(前后:2.96 mm,左右:1.37 mm)<经皮前环钉棒系统(前后:3.05 mm,左右:1.53 mm)<经皮长接骨板(前后:3.51 mm,左右:4.38 mm)。结论:3种微创内固定治疗前环双侧耻骨骨折的稳定性,经皮耻骨上支髓内螺钉最优,经皮前环钉棒系统次之,经皮长接骨板最差。经皮前环钉棒系统有明显增加经皮长接骨板和经皮耻骨上支髓内螺钉的固定稳定性的作用。
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编辑人员丨6天前
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有限元生物力学分析对眶颧颌骨折不同内固定方式稳定性的评价
编辑人员丨6天前
目的:通过有限元生物力学分析方法评价眶颧颌骨折不同内固定方式的稳定性,为选择最佳内固定方式提供新的研究方法和客观的量化依据。方法:选择2016年10月于大连医科大学附属第二医院确诊为眶颧颌骨折(Zingg B型)的患者1例,术中固定颧额缝、眶下缘,术后功能恢复良好,无张口受限、咬合功能正常、无复视、无内固定植入物移位、面部外观对称。收集术前眼眶CT图像,利用Mimics、Geomagic、Solidworks、Abaqus软件对健侧镜像处理模拟构建正常的颅面部骨骼有限元模型(FEM/intact)并进行验证,在此基础上根据骨折位置进行分割、装配,结合临床手术固定位点构建骨折内固定模型,分别为固定颧额缝有限元模型(FEM/ZFS)、固定眶下缘有限元模型(FEM/IOR)、固定颧额缝及眶下缘有限元模型(FEM/ZFS+IOR)和固定颧额缝、眶下缘及颧上颌缝有限元模型(FEM/ZFS+IOR+ZMS)。对不同内固定模型加载咬肌牵拉力,分析材料与骨折段的应力及位移、计算颧骨的旋转角度。并根据患者实际的手术情况建立术后模型(FEM/Post),与术前模拟的FEM/ZFS+IOR分析结果进行对比。结果:建立的FEM/intact外观逼真,几何相似性好,模型通过准确性验证。FEM/ZFS+IOR与FEM/ZFS+IOR+ZMS内固定钛板的最大应力分别为396 MPa和426 MPa,均低于其屈服强度483 MPa,骨折线最大位移分别为0.10 mm和0.06 mm,均≤0.1 mm,颧骨旋转角度均<2°;FEM/ZFS与FEM/IOR内固定钛板的最大应力分别为730 MPa和501 MPa,均高于其屈服强度,骨折线最大位移分别为0.27 mm和0.15 mm,均>0.1 mm,颧骨旋转角度均<2°。FEM/Post应力及位移情况与FEM/ZFS+IOR分析结果一致。结论:有限元生物力学分析方法可以在术前对眶颧颌骨折不同内固定方式的稳定性进行数字化分析评价从而选择出最佳固定方式,为眶颧颌骨折的精准治疗提供新的研究方法和客观的量化依据。
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编辑人员丨6天前
