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:比较改良与传统构型髂腰钉棒系统固定垂直不稳定骨盆后环脱位的生物力学特性。方法:选用1名31岁健康男性志愿者的腰椎、骨盆及股骨CT图像，通过有限元方法利用三维虚拟软件建立骨盆后环脱位模型、改良与传统构型髂腰钉棒系统单侧与双侧固定模型。通过约束双侧股骨下端于L 1椎体上施加500 N纵向载荷，评估完整骨盆模型最大应力及骨盆后环脱位模型刚度，以验证模型的可靠性；模型验证完成后，沿L 1椎体曲线方向施加400 N跟随载荷模拟上部躯干力量，比较改良与传统构型髂腰钉棒系统模型骶骨最大垂直位移、最大后方位移、最大右侧位移及整体最大位移；比较内固定及骨盆的应力分布情况。 结果:（1）完整骨盆模型最大应力为22.0 MPa，骨盆后环脱位模型刚度为180.03 N/mm。（2）在骶骨最大垂直位移方面，改良与传统构型髂腰钉棒系统双侧固定基本相当；但在骶骨最大后方位移、最大右侧位移及整体最大位移方面，改良构型髂腰钉棒系统双侧固定分别为0.57 mm、0.19 mm、0.68 mm，传统构型髂腰钉棒系统双侧固定分别为1.38 mm、0.26 mm、1.41 mm，前者均明显小于后者。（3）在骶骨最大垂直位移、最大后方位移、最大右侧位移及整体最大位移方面，改良构型髂腰钉棒系统单侧固定分别为0.70 mm、0.73 mm、0.17 mm、0.88 mm，传统构型髂腰钉棒系统单侧固定分别为1.17 mm、2.21 mm、0.31 mm、2.29 mm，前者均明显小于后者。（4）改良构型髂腰钉棒系统中内固定应力主要集中在髂骨钉棒与腰椎弓根钉棒之间的连接棒上，而传统构型髂腰钉棒系统中内固定应力主要集中在髂骨钉上缘的连接棒上。在内固定最大应力方面，改良构型髂腰钉棒系统双侧固定为340.84 MPa，传统构型髂腰钉棒系统双侧固定为489.77 MPa，前者较后者减小30.4%；改良构型髂腰钉棒系统单侧固定为351.23 MPa，传统构型髂腰钉棒系统单侧固定为415.82 MPa，前者较后者减小15.5%。（5）改良与传统构型髂腰钉棒系统中骨盆应力主要集中在髂骨钉与皮质骨接触的区域。在骨盆最大应力方面，改良构型髂腰钉棒系统双侧固定为19.21 MPa，传统构型髂腰钉棒系统双侧固定为87.59 MPa，前者较后者减小78.1%；改良构型髂腰钉棒系统单侧固定为39.91 MPa，传统构型髂腰钉棒系统单侧固定为134.98 MPa，前者较后者减小70.4%。结论:与传统构型髂腰钉棒系统相比，改良构型髂腰钉棒系统能有效降低垂直不稳定骨盆后环脱位各方向位移，使内固定及骨盆的应力明显减小，具有良好的生物力学稳定性。

目的:以三维重建结合计算流体力学的方法探讨原发性三叉神经痛（PTN）患者中是否存在血管神经关系特异性。方法:对2018年1月至2019年12月于郑州大学第二附属医院就诊的20例PTN患者（PTN组）疼痛侧和10例无症状却存在血管接触三叉神经者（对照组）的三叉神经血管接触区域行磁共振数据三维重建，并使用ANSYS 19.2软件对血流、血管壁与神经之间瞬态双向流固耦合模拟，分析比较两组间血管神经接触特点及血管壁对神经压迫情况。结果:PTN组中血管襻曲率［0.21（0.12）mm -1］及血管襻和神经间夹角［69.70（30.67）°］明显大于对照组［分别为0.13（0.07）mm -1， U=34.00， P<0.05；43.40（37.21）°， U=38.00， P<0.05］，且PTN组［（4.23±1.29）mm］较对照组［（5.54±1.85）mm， t=-2.26， P<0.05］血管襻压迫神经部位更接近神经入脑干处。PTN组中血管壁对神经产生的平均剪切应力［15 952.48（5 365.56）Pa］和平均等效应力［24 965.65（7 693.22）Pa］明显高于对照组［分别为12 501.97（6 355.26）Pa， U=53.00， P<0.05；14 992.99（9 824.08）Pa， U=32.00， P<0.05］。血管襻弯曲程度与平均剪切应力（ r=0.931， P<0.05）和等效应力（ r=0.962， P<0.05）呈正相关；受压部位神经形变与平均剪切应力（ r=0.787， P<0.05）和等效应力（ r=0.853， P<0.05）呈正相关。 结论:在PTN患者中存在异常的神经血管冲突，主要表现在血管明显屈曲、血管压迫神经根部以及血管襻平面以更大的夹角压迫神经。而这些结构的异常能导致神经受力异常。

目的:通过有限元分析阐明尺骨干骺端短缩截骨后桡尺远侧关节(distal radioulnar joint，DRUJ)接触应力的变化规律。方法:以健康男性志愿者为研究对象，获取右上肢在中立位和旋前背伸位时的CT扫描数据，采用Mimics Medical 21.0、Geomagic Design X、Ansys workbench 19.0等软件建立腕关节三维有限元模型。分别模拟尺骨干骺端2、3、4、5 mm的短缩截骨，分析非负重和100N轴向应力下DRUJ关节面的最大接触应力，以软骨等效应力云图和数据形式输出。结果:中立位DRUJ最大接触应力均位于关节面远端掌侧区域，2～5 mm短缩后应力逐渐递增，轴向应力时与非负重状态下应力趋于一致(2.460～5.842 MPa VS 2.152～5.765 MPa)；旋前背伸位DRUJ最大接触应力均位于关节面远端近背侧区域，大于中立位，亦随短缩量逐渐递增，轴向应力时高于非负重状态下应力(11.620～24.658 MPa VS 7.652～19.273 MPa)。结论:尺骨干骺端短缩截骨后DRUJ的接触应力随短缩量逐渐增加，旋前背伸位的最大接触应力高于中立位，尤其在轴向应力下，而轴向负荷对中立位DRUJ的最大接触应力影响较小。

目的:设计改良椎板钩系统，并与传统椎板钩系统固定腰椎峡部裂的生物力学特性进行比较。方法:收集2021年1月至2022年8月中国人民解放军联勤保障部队第九四〇医院门诊体检的20名男性健康青年军人腰骶椎薄层CT数据。受试者年龄20~30岁［（25.0±3.0）岁］。通过三维建模软件，建立L 5椎体三维模型，测量L 5双侧椎板中间区域厚度、纵向最长径、下缘弧度半径、上下面尾端之间的夹角、下缘厚度及下缘最长径，进而设计新型改良椎板钩。再选择1名上述受试者，利用三维虚拟软件建立L 4~S节段线性有限元模型（正常模型，A模型），并在此基础上构建L 5双侧峡部裂模型（B模型）、改良与传统椎板钩固定模型（C、D模型）。通过约束骶骨两边，于L 4椎体上施加400 N纵向载荷模拟身体上1/3重力及沿X、Y、Z 3个方向上10 N·m的弯矩模拟前屈、后伸、侧弯及旋转等状态，评估A模型L 4/5节段和L 5/S 1节段活动度，并与既往研究进行对比，验证A模型的有效性；比较A、B、C、D模型的整体活动度、L 4/5和L 5/S 1节段活动度、整体最大位移、峡部的最大位移与最大应力，C、D模型中内固定的应力分布和最大应力，以及C、D模型中椎体的应力分布和最大应力。 结果:（1）A模型L 4/5节段在前屈、后伸、侧弯、旋转时的活动度分别为5.01°、4.03°、3.91°、1.42°，L 5/S 1节段活动度分别为4.62°、2.51°、2.40°、1.23°。（2）A、C、D模型的整体活动度、L 4/5和L 5/S 1节段活动度、整体最大位移在轴向压缩、前屈、后伸、左侧弯及左旋转时结果相似，而B模型则明显增大。（3）A、C、D模型在不同运动状态下峡部的最大位移差异不明显，而B模型峡部的最大位移均明显高于A、C、D模型，尤其在旋转时更明显，较A、C、D模型分别增大295%、277%、276%。C模型峡部的最大应力分别为0.938 MPa、1.698 MPa、0.410 MPa、2.775 MPa、1.554 MPa，D模型峡部最大应力分别为0.590 MPa、1.297 MPa、0.520 MPa、3.088 MPa、2.072 MPa，C、D模型在轴向压缩、前屈时峡部最大应力相似，但C模型在后伸、侧弯、旋转时峡部应力均小于D模型，C模型较D模型分别减小21.1%、10.2%、25.0%。（4）C模型在前屈、后伸、左侧弯、左旋转时内固定最大应力分别为135.220 MPa、130.180 MPa、200.940 MPa、306.340 MPa，D模型分别为131.840 MPa、112.280 MPa、349.980 MPa、370.140 MPa，2种模型在前屈、后伸时内固定的最大应力变化相当，但在左侧弯及左侧旋转时C模型较D模型减小42.6%、17.2%。（5）C模型在前屈、后伸、左侧弯、左旋转时椎体的最大应力分别为79.787 MPa、36.857 MPa、37.943 MPa、96.965 MPa，D模型椎体的最大应力分别为80.104 MPa、64.236 MPa、196.010 MPa、193.020 MPa，且2种模型最大应力均分布在与内固定接触区域，尤其在后伸、左侧弯、左旋转时C模型较D模型分别减少42.6%、80.6%、49.8%。 结论:改良椎板钩更符合国人椎板解剖结构。与传统椎板钩系统相比，改良椎板钩系统能有效降低腰椎峡部裂在各方向的位移及活动度，使内固定及椎体的应力明显减小，具有更好的生物力学性能。

目的:运用有限元分析方法探讨马拉松运动员与正常志愿者髋关节周围应力在步态周期中的基本分布情况。方法:于2022年11月采集1名男性马拉松运动员和1名男性健康志愿者髋关节CT图像数据，选取日常步态周期中7个时相（足跟着地、单足支撑早期、单足支撑中期、单足支撑晚期、足尖蹬伸期、摆动初期及摆动末期），基于CT灰度值按个体化材料属性赋值方案构建三维有限元模型，以步态周期中髋关节接触力的动态变化施加载荷，通过等效应力结果进行模型生物力学定性分析，在定性分析基础上分别提取模型髋臼前部、中部、后部和股骨头前部、后部、股骨颈部表面相同的10个节点作为等效应力参考点，进行模型生物力学定量分析。结果:在步态周期中，从髋关节等效应力分布图看，2名受试者关节面上的接触主要发生在髋臼后上部和股骨头后部，且在步行过程中随关节合力逐渐向外向后移动。从髋关节周围应力分布节点看，2名受试者各部位节点的应力变化与各时相髋关节内部的载荷情况均具有双峰性，从足跟着地开始髋关节内部应力值呈逐渐上升趋势，在单脚支撑中期达到最大应力，随后降低，在足尖蹬伸期略微上升，而后在摆动初期与末期应力值均呈逐渐下降趋势，直至进入下个步态周期。马拉松运动员在髋臼后部与股骨头后部的应力值均小于志愿者。结论:马拉松运动员与正常志愿者在步态运动中髋关节周围应力大小存在差异，但都呈现一致的应力分布及传递路径。

目的:探讨在伯尔尼髋臼周围截骨术中使用可吸收螺钉的稳定性和可行性。方法:采集1例发育性髋关节发育不良并已接受伯尔尼髋臼周围截骨术的36岁女性患者（体重55 kg）的影像学资料，使用有限元分析方法模拟髋臼在承受患者体重10%、20%、50%和100%的载荷下的稳定程度。观察髋臼骨块与髂骨是否接触、使用3枚还是4枚螺钉、及是否使用垫块（包括腓骨皮质骨垫块和PEEK垫块）共14种不同条件下骨盆的结构刚度及可吸收螺钉上的最大等效应力的变化。结果:使用4枚螺钉固定的骨盆结构刚度较3枚螺钉提高了67%~94%；使用垫块后骨盆结构刚度较不使用垫块提升了50%~83%。承受患者体重10%、20%、50%和100%时，随着载荷增加螺钉上的最大等效应力相应增加。当髋臼骨块与髂骨无接触、不使用垫块、仅使用3枚螺钉固定时，最大等效应力可达518.9 MPa，而使用4枚螺钉时降至318.7 MPa（61%）。当髋臼骨块与髂骨有接触时，无论使用多少螺钉，最大等效应力均约为无接触时的12%。当置入皮质骨垫块或PEEK垫块时，最大等效应力可降至不使用垫块时的21%~26%。当螺钉强度为130 MPa时，施加20%体重载荷，只使用3枚螺钉并且不使用垫块时，等效应力可超过螺钉的强度；如果使用4枚螺钉，在施加50%体重载荷时，等效应力略高于螺钉的强度。而在使用垫块的情况下（无论皮质骨垫块或PEEK垫块），即使在施加100%体重载荷时，等效应力也略低于螺钉的强度。结论:可吸收螺钉可以为伯尔尼髋臼周围截骨术提供足够的稳定性；髋臼骨块与髂骨的接触、螺钉数量的增加以及使用垫块（皮质骨垫块和PEEK垫块）均可进一步提高稳定性。

目的:比较三角支撑固定与Gamma钉固定股骨转子间骨折的生物力学特性。方法:选用一名年龄40岁、身高172 cm、体重75 kg的健康成年男性志愿者提供的股骨CT影像数据，通过Mimics 21.0软件及Geomagic 2013软件重建股骨实体化模型。利用UG 12.0软件建立EvansⅠ型股骨转子间骨折模型，重建Gamma钉与三角支撑髓内钉模型并分别模拟股骨转子间骨折内固定手术。在Abaqus软件中，模拟站立状态下Gamma钉与三角支撑髓内钉两种内固定模型并收集两者主钉、固定螺钉、骨质以及三角支撑髓内钉中支撑螺钉的应力峰值，同时测量Gamma钉与三角支撑髓内钉固定骨折模型的最大位移。结果:在1 200 N载荷下，两种骨折内固定模型的应力峰值均位于主钉，其中三角支撑髓内钉主钉的应力峰值为233.73 MPa，较Gamma钉主钉的应力峰值（265.21 MPa）减少11.9%；固定螺钉的应力峰值均位于压力螺钉与主钉接触区域，三角支撑髓内钉的应力峰值（138.86 MPa）较Gamma钉的应力峰值（180.75 MPa）减小23.2%；骨质模型的应力峰值均位于股骨近端内侧皮质，分别为61.67 MPa和32.38 MPa，三角支撑髓内钉较Gamma钉减小47.5%；三角支撑髓内钉中支撑螺钉的应力峰值为92.04 MPa。三角支撑髓内钉固定骨折模型的最大位移为17.34 mm，较Gamma钉固定骨折模型的最大位移（19.37 mm）减少10.5%。结论:与Gamma钉相比，三角支撑髓内钉固定可明显提高转子间骨折的稳定性，改善应力分布并降低应力峰值、减小应力集中区域，有助于提高股骨转子间骨折的疗效。

目的:探讨腱性锤状指损伤的解剖学机制，为采用伸肌腱断端直接缝合术治疗腱性锤状指损伤提供解剖学依据。方法:纳入成人新鲜手标本12只，解剖示、中、环、小指各12指的伸肌装置，观察掌指关节（MP）、近侧指间关节（PIP）和远侧指间关节（DIP）被动活动时伸肌腱与中节指骨头的接触情况，测量伸肌腱Ⅰ~Ⅱ区的最大滑程。伸直位固定伸肌腱于掌骨基底背侧，限制伸肌腱滑动，被动屈曲DIP，在伸肌腱与中节指骨头背侧凸起应力部位切断伸肌腱，模拟腱性锤状指损伤机制，制作腱性锤状指模型；于腱性锤状指模型上被动活动DIP和PIP的同时，观察断端直接缝合法修复伸肌腱的可行性及合适的指间关节角度。结果:限制伸肌腱滑动、被动屈曲DIP时，伸肌腱Ⅰ区与中节指骨头背侧最高凸起点紧密接触。MP、PIP和DIP同时最大屈伸活动时，伸肌腱Ⅰ~Ⅱ区最大滑程为3.1~7.4（5.3±0.4）mm；伸直位固定伸肌腱，被动屈曲DIP，伸肌腱Ⅰ区与中节指骨头远端背侧凸起点相接触，距离伸肌腱止点距离2.1~3.4（2.8±0.4）mm。在DIP伸直0°位、PIP屈曲45°位，锤状指模型伸肌腱断端可实现无张力缝合修复。结论:手指末节受到突发被动屈曲外力，致使伸肌腱Ⅰ区因受到中节指骨头背侧凸起点的应力折顶作用而断裂时，引发腱性锤状指损伤；通常，腱性锤状指止点残留部分肌腱，可以一期直接缝合修复。

目的:比较桥接组合式内固定系统（Ortho-Bridge system，OBS）与锁定加压钢板联合锁定附着钢板（locking compression plate+locking attachment plate，LCP+LAP）固定股骨假体周围Vancouver B1型骨折的生物力学参数。方法:制作人体股骨假体周围Vancouver B1型骨折，包括简单骨折模型和粉碎骨折模型，各12根。分别采用OBS和LCP+LAP固定简单骨折模型和粉碎骨折模型，即OBS固定简单骨折、LCP+LAP固定简单骨折、OBS固定粉碎骨折、LCP+LAP固定粉碎骨折，各6根。分别对四组模型进行轴向压缩与扭转试验，收集轴向压缩时模型的刚度和扭转试验时模型的扭转角度；再进行轴向压缩破坏试验，收集终极破坏试验的垂直载荷。比较OBS和LCP+LAP固定简单和粉碎骨折时的轴向刚度、扭转角度及轴向破坏载荷。结果:固定简单骨折的测试中，OBS组轴向刚度[（868.87±157.14） N]与LCP+LAP组[（904.53±44.76） N]差异无统计学意义（ t=0.535， P=0.522），而LCP+LAP组扭转角（7.17°±0.52°）高于OBS组（5.45°±0.44°）（ t=5.616， P<0.001）。固定粉碎骨折时，OBS组轴向刚度[（145.33±10.34） N]高于LCP+LAP组[（84.15±8.94） N]（ t=10.961， P<0.001），LCP+LAP组扭转角（7.75°±1.17°）高于OBS组（5.23°±0.31°）（ t=4.652， P=0.001）。粉碎骨折终极破坏试验显示破坏OBS固定的垂直载荷[（4 967.49±132.88） N]高于LCP+LAP组[（3 967.41±145.16） N]（ t=12.447， P<0.001）；LCP+LAP组出现骨折端接触皮质的破坏，而OBS组除出现骨折接触皮质的破坏外，还出现近端固定螺钉周围骨折。 结论:OBS在固定股骨假体周围Vancouver B1型简单骨折时，其抗轴向压缩与LCP+LAP组相似，但抗扭转更好；固定粉碎骨折时，OBS的抗轴向压缩和抗扭转均优于LCP+LAP组；OBS固定时应力分散，能更好地避免早期功能锻炼时内固定失效。