肛肠良性疾病作为盆底疾病的分支领域，是临床的常见病和多发病，包括痔疮、肛瘘、肛裂、直肠脱垂等。随着人们生活方式及饮食结构的西化，肛肠良性疾病的发病率逐渐升高，中重度肛肠良性疾病的治疗仍以手术为主。有限元法是近年来力学领域的研究热点，已在生物医学领域得到广泛的应用，国内外已有学者将其引入到盆底疾病的研究中，通过构建盆底结构的有限元模型，模拟各种生理状态下的盆底组织受力情况，试图阐明盆底疾病的发病机制，这对改进手术方法、降低术后复发和减少术后并发症有着重要意义。本文检索近年来相关文献报道，总结了有限元法在肛肠良性疾病中的研究进展，并对其优势、局限性以及未来的优化方向进行分析阐述，以期在医工交叉方向为肛肠良性疾病的基础研究提供参考。

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:通过有限元方法对比枢椎单侧椎弓根螺钉联合对侧椎板、峡部或棘突螺钉在寰枢和枕颈固定中的生物力学稳定性。方法:基于宁波市第六医院2022年1月就诊的1例成年男性志愿者颈椎电子计算机断层扫描(CT)数据，其枢椎单侧枢椎椎弓根狭窄。构建枢椎单侧椎弓根细小畸形的上颈椎有限元模型，分别模拟寰椎及齿状突骨折，继而进行枕颈和寰枢固定。枢椎解剖正常侧采用椎弓根螺钉固定，变异侧分别采用椎板、峡部或棘突螺钉固定，其中棘突螺钉分别采用水平、垂直和斜向三种固定技术，并植入枕骨或寰枢螺钉完成枕颈和寰枢固定模型的建立。最后分别计算各组模型活动度(ROM)和应力分布情况。内固定模型ROM与完整模型ROM比较使用单样本 t检验。 结果:在枕颈固定中，各螺钉固定组在C0~C1、C1~C2节段ROM均低于完整组( P<0.05)；在寰枢固定中，各螺钉固定组在C1~C2节段ROM均低于完整组( P<0.05)。与完整模型ROM比较，椎板螺钉组、峡部螺钉组、水平棘突螺钉组、垂直棘突螺钉组和斜向棘突螺钉组在C1~C2旋转方向ROM降幅均最大，在枕颈固定中分别下降98.47%、98.19%、97.30%、98.71%、98.95%，在寰枢固定模型中分别下降99.13%、98.81%、99.24%、99.06%、99.06%。 结论:枢椎单侧椎弓根螺钉联合对侧椎板、峡部或棘突螺钉在寰枢和枕颈固定中均具有良好的稳定性。

目的:探讨神经内镜第三脑室底造瘘术(ETV)治疗Chiari畸形Ⅰ型(CMⅠ)合并脑积水的疗效及作用机制。方法:回顾性分析2013年7月至2022年7月在解放军东部战区总医院神经外科接受ETV治疗的23例CMⅠ合并脑积水患者的临床资料。根据术后症状改善程度和影像学测量结果，评估ETV的临床疗效。5例患者采用4D flow MRI评价ETV手术前、后枕骨大孔平面和颈1(C 1)平面脑脊液(CSF)流体动力学指标的变化。采用单模型有限元仿真分析方法判断模拟ETV手术前、后CSF压力变化对小脑扁桃体变形程度的影响，以验证"浴缸塞"假说。 结果:23例患者的ETV手术均顺利完成，术后CSF电影显示第三脑室底造瘘口CSF流动顺畅。患者的临床症状均有不同程度的缓解。术后脑膜炎2例。23例患者的随访时间为(13.7±10.1)个月。术后6个月患者的小脑扁桃体下疝距离、侧脑室Evan指数、第三脑室横径以及第四脑室矢状径均较术前下降(均 P<0.05)。ETV治疗的有效率达91.3%(21/23)；合并脊髓空洞的患者中，2例脊髓空洞完全消失，3例明显缩小，其余7例基本稳定。4D flow MRI检查结果显示，与术前比较，术后CSF通过枕骨大孔平面的峰值流速、平均流速及流量的差异均无统计学意义(均 P>0.05)，术后CSF通过C 1平面的峰值流速及流量均下降(均 P<0.05)。单模型有限元仿真分析显示，模拟ETV术后，第三脑室、导水管出口、第四脑室的流速明显下降；形变分析发现，小脑下缘向上位移2.9 mm。 结论:ETV治疗CMⅠ合并脑积水安全、有效，其流体动力学改变支持"浴缸塞"假说。

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: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: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。

目的：:建立房水流动及虹膜变形的数学模型，定量分析因瞳孔阻滞造成前后房压差所引发的闭角型青光眼发病机制。方法：:数值模拟研究。研究正常虹膜形状（虹膜-晶状体间隙为30 μm）和瞳孔几乎后粘连（虹膜-晶状体间隙为5 μm、2 μm）下的房水流动及虹膜变形，利用计算流体动力学数值求解房水流动，并基于单向流固耦合技术进行虹膜在流场作用力下变形的有限元分析。结果：:30 μm的正常虹膜-晶状体间隙前后房的压力几乎相等；对于5 μm和2 μm的虹膜-晶状体间隙，后房比前房压力分别高31 Pa和815 Pa。利用乘幂函数对前后房压差与虹膜-晶状体间隙之间的关系进行拟合，发现当该间隙小于3 μm后，前后房压差将异速增加形成显著虹膜膨隆，导致虹膜表面与角膜接触，引发房角关闭。结论：:从生物力学的角度分析虹膜膨隆与房水流动的相互作用特征，能进一步定量揭示原发性闭角型青光眼瞳孔阻滞发病机制。

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。