CroweⅣ型髋关节脱位儿童髋臼有限元生物力学分析

目的:建立CroweW型发育性髋关节脱位儿童骨盆三维有限元模型,对发育性髋关节脱位儿童真性髋臼及假性髋臼的生物力学进行初步分析.方法:采用单侧发育性髋关节脱位儿童骨盆CT扫描DICOM数据,通过Mimics10.0对图像DICOM数据进行重建,经Geomagic Proe5.0进行网格优化,在Hepermesh 10.0中进行有限元网格划分后输入ANSYS12.0中,在ANSYS中根据解剖部位建立骨盆主要韧带,行单腿站立载荷加载,计算该加载方式下骨盆的应力及位移分布情况.结果:模拟患者单腿(患侧)站立状态下身体重心通过假关节的中心,骨盆极度倾斜约45°,给予生理载荷,应力主要集中在假髋臼和骶髂关节面之间,耻骨上肢内侧是应力集中区但是应力小于骶髂关节周围部分;患侧骨盆位移以髂骨翼前侧向后侧逐渐减弱.结论:建立的有限元模型在静载荷下特征部位的应力及位移能够反映CroweⅣ型髋关节脱位儿童骨盆的力学结构特性,模型的准确性高,可以成为CroweⅣ型髋关节脱位儿童骨生物力学研究的工具,满足临床研究需要.     

人工半骨盆假体置换联合腰椎椎弓根螺钉固定术后生物力学的有限元分析

目的:建立人工半骨盆假体置换与联合腰椎椎弓根螺钉固定后的三维有限元模型,评价腰骶段生物力学改变后半骨盆假体力学结构的特点。方法:采用CT薄层扫描采集原始数据,分别建立正常骨盆、半骨盆假体置换术后以及半骨盆假体置换联合腰椎椎弓根螺钉固定术后骨盆的三维有限元模型,分别在第4腰椎上终板平面施以500 N的垂直纵向载荷,分析不同骨盆模型的应力分布特点。结果:与正常骨盆有限元模型相比,半骨盆假体置换术后健侧骨盆应力分布以骶髂关节、髋臼窝及耻骨为主,置换侧半骨盆假体以耻骨连接棒、髋臼杯及髂骨座为主,最大应力出现在耻骨连接棒,应力峰值为65.62 MPa。联合腰椎椎弓根螺钉固定后健侧应力相对减小,置换侧髂骨固定座与骶骨固定处应力相对减小,应力分布以腰椎椎弓根钉棒、耻骨连接棒及髋臼杯为主,最大应力出现在椎弓根螺钉,应力峰值为107 MPa。结论:半骨盆假体置换联合腰椎椎弓根螺钉固定后钉棒分担了半骨盆置换后健侧骨盆及置换侧髂骨固定座与骶骨固定处附近的部分应力,缓解应力集中现象,降低术后骨盆破坏风险,一定程度上增加了半骨盆置换后骨盆的稳定性。     

骶髂关节复合体损伤的诊疗进展

骶髂关节复合体是骨盆后环的主要组成部分,包括双侧髂骨,骶骨,骶髂关节及髂前后韧带等组织,将躯干的力传向下肢.在骨盆后环的稳定上有着重要的作用.随着现代科技的发展,高能量暴力的损伤越来越多,其带来多发伤中骨盆骨折的发生率很高,而不稳定的骨盆骨折多由于骨盆后环骶髂关节复合体的损伤引起.因此,在治疗不稳定骨盆骨折时,必须强调治疗骶髂关节复合体损伤的重要性.本文就骶髂关节复合体的诊疗进展进行综述.     

Dega骨盆截骨术后最佳中心边缘角的三维有限元分析

目的:应用三维有限元技术评估发育性髋关节脱位(developmental dysplasia of the hip,DDH)患儿在Dega骨盆截骨术后不同中心边缘角(center-edge angle,CEA)状态下髋臼的应力分布,为术前的手术规划提供有参考价值的生物力学结果。方法:使用已建立的DDH患者髋关节三维有限元模型,以术后CEA27°为中间值,每3°为一个变量,在Mimics誖10.0软件的模拟手术模块分别构建7组髋臼截骨术后的模型。在单腿站立和双腿站立状态下测量不同CEA状态下髋臼的应力分布。结果:单腿站立情况下,CEA为24°、27°、30°和33°的术后模型患侧髋臼的峰值应力接近正常侧。双腿站立情况下,CEA为24°时双侧髋臼的峰值应力最为接近。结论:对于该患者而言,在7组术后CEA中,24°时患侧髋臼的峰值应力与健侧最为接近,可以认为是最佳的术后CEA。有限元技术能够为Dega手术的术前规划提供个性化的指导方案。     

股骨骨折术后1年随访骨愈合模型的有限元分析

目的：对股骨骨折髓内钉术后1年骨愈合模型快速建模,通过有限元分析研究对比术前术后模型,通过术前判定内固定取出后骨折断端是否断裂。方法：运用Mimics、Geomagic Studio、Abaqus等软件采用快速个体化建模方法对股骨骨折髓内钉术后1年内固定取出术前后的多层螺旋CT数据进行快速建立模型,术前模型模拟剥除钢板后进行有限元分析,施加人体单腿站立时的静力载荷和约束,并将分析结果与术后模型进行对比,观察米塞斯应力分布情况、最大值及其所处部位。结果：按照材料属性进行区别显示米赛斯应力的最大值及最小值,在不同应力载荷下,手术前后各类型材料的米赛斯应力最大值及最小值部位相同,各类型材料中,最大值均没有位于骨折断端,不同方法的最大应力值部位相近,均在股骨中远端1/4交界处,手术前后应力分布基本相同。结论：采用个体化建模方法可以对骨折内固定取出前的骨愈合模型进行运算分析,快速预判术后是否导致骨折断端断裂。     

股骨骨折术后1 年随访骨愈合模型的有限元分析

目的：对股骨骨折髓内钉术后1 年骨愈合模型快速建模，通过有限元分析研究对比术前术后模型，通过术前判定内固定取 出后骨折断端是否断裂。方法：运用Mimics、Geomagic Studio、Abaqus等软件采用快速个体化建模方法对股骨骨折髓内钉术后1 年内固定取出术前后的多层螺旋CT 数据进行快速建立模型，术前模型模拟剥除钢板后进行有限元分析，施加人体单腿站立时的 静力载荷和约束，并将分析结果与术后模型进行对比，观察米塞斯应力分布情况、最大值及其所处部位。结果：按照材料属性进行 区别显示米赛斯应力的最大值及最小值，在不同应力载荷下，手术前后各类型材料的米赛斯应力最大值及最小值部位相同，各类 型材料中，最大值均没有位于骨折断端，不同方法的最大应力值部位相近，均在股骨中远端1/4 交界处，手术前后应力分布基本相 同。结论：采用个体化建模方法可以对骨折内固定取出前的骨愈合模型进行运算分析，快速预判术后是否导致骨折断端断裂。     

16层螺旋CT三维重建成像技术在骨盆骨折中的临床意义

目的:探讨16层螺旋CT三维重建成像技术在骨盆骨折中的临床意义.方法:选取2011年8月～2012年8月我院收治的骨盆外伤患者共60例,比较CT、DR片2种检查方法.结果:16层螺旋CT片检查出53处阳性,而DR片查出43处阳性及1例假阳性.2种检查方法比较:敏感度差异存在统计学意义(P＜0.05).结论:16层螺旋CT三维重建成像技术在骨盆外伤的诊断上有着显著的优势,综合使用VRT、SSD、CPR、MPR技术,能够检测出DR片不易发现的骨折,提高了诊断符合率,对骨盆骨折的诊断有着重要的临床意义.     

应用三维有限元分析髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险

目的建立人体髋臼骨结核三维有限元模型,探讨不同部位髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险。方法通过正常髋关节CT数据,利用Mimics软件和ANSYS有限元软件,建立正常髋关节三维有限元模型（模型A）、髋臼顶部骨结核（模型B）、髋臼中心部骨结核（模型C）、髋臼前部骨结核（模型D）、髋臼后部骨结核（模型E）三维有限元模型,模拟人体单脚站立进行加载,分析髋臼软骨下骨峰值Von Mises应力和初始微动值。结果建立了正常髋关节和不同部位髋臼骨结核三维有限元模型,各模型含节点269284,三维四面体单元184786个。通过加载分析结果显示：与正常髋关节相比,峰值Von Mises应力,依次增加84%、3%、21%、67%;髋臼软骨下骨初始微动值依次增加66%、11%、17%、29%。结论髋臼顶部结核软骨下骨峰值Von Mises应力和初始微动值最大,塌陷的风险最大。     

跖骨生物力学的初步探讨

前言近年来,国内外医学界较多采用的切除人体足部第二跖骨,游离移植到手拇指部位的矫、整形外科手术的开展,使伤残手的功能得到了一定程度的恢复和改善,但对供区足术后功能评价却引起了人们的关注,促使人们去加以探索和研究。以往的研究工作仅限于定性的认识和分析,随着生物力学这门学科的崛起,使人们能运用新的观点和现代检测手段获取定量或半定量的实验数据进行分析研究。本文试图对跖骨在站立姿势和步行中某一瞬间的应力分布和模拟切除Ⅱ跖骨后的应力变化对游离移植Ⅱ跖骨后足的负重功能进行初步的理论探讨。     

3D打印技术辅助前侧微创入路手术治疗不稳定型骨盆骨折的临床疗效分析

目的:探讨3D打印技术辅助前侧微创入路手术治疗不稳定型骨盆骨折的临床疗效及安全性。方法:选择2014年8月到2017年2月在我院诊治的骨盆骨折患者78例作为研究对象,按照随机信封抽签原则分为观察组与对照组,每组各39例。对照组采用常规X线与CT进行手术设计,观察组采用3D打印技术进行手术设计,两组都给予前侧微创入路手术治疗,比较两组的手术时间、切口长度、骨折愈合时间、术中出血量、术中和术后并发症的发生情况及术后3个月的骨盆功能优良率。结果:所有患者都完成手术,无术中严重并发症发生,两组手术时间及切口长度对比差异无统计学意义(P0.05)。对照组的骨折愈合时间、术中出血量显著高于观察组(P0.05)。观察组术后并发症的发生率(5.1%)显著低于对照组(25.6%)(P0.05),术后3个月的骨盆功能优良率(97.4%)显著高于对照组(74.4%)(P0.05)。结论:与常规X线与CT前侧微创入路手术治疗比较,3D打印技术辅助前侧微创入路手术治疗不稳定型骨盆骨折可为患者提供安全、有效、个性化的治疗,减少术后并发症的发生,改善患者的骨盆功能。     

髋骨术后仿真生物力学分析与临床研究

目的:探讨坐耻骨肿瘤切除术后髋骨生物力学变化及其与恢复期并发症产生的关系,指导术后骨盆重建.方法:构建单侧完整髋骨及坐耻骨肿瘤切除术后髋骨有限元模型,在相同约束和负载条件下,计算髋骨相同部位位移、应力及应变值,比较与分析模拟手术前后力学变化,结合临床评价意义.结果:手术前后髋骨节点位移、应力及应变分布区域相似,手术前后骶髂关节节点位移及应变、髋臼顶节点应力及应变有显著性差异;手术前后骶髂关节节点应力、坐骨大切迹应力及应变无显著性差异.结论:坐耻骨肿瘤切除术后主要影响同侧骶髂关节、髋臼顶的生物力学状态,恢复期并发症发生的原因由骶髂关节、髋臼顶生物力学改变及耻骨联合与耻骨上支连接与稳定作用的消失所致,三者相互作用,相互影响.     

前环经皮Infix固定联合后路固定治疗垂直不稳定骨盆骨折的效果

目的:探讨前环经皮内固定架(Infix)固定联合后路固定治疗垂直不稳定骨盆骨折的效果。方法:采用回顾性方法,选择本院2013年8月到2018年2月诊治的垂直不稳定骨盆骨折患者61例患者,根据手术方法的不同分为观察组31例与对照组30例,对照组给予钢板内固定治疗,观察组给予前环经皮Infix固定联合后路固定,记录与观察两组预后。结果:所有患者都完成手术,无术中严重并发症发生,观察组的切口长度、术中出血量与骨折愈合时间显著少于对照组(P0.05),两组手术时间与术中透视次数对比差异无统计学意义(P0.05)。观察组术后1个月的钉道感染、神经损伤、静脉血栓、切口感染发生率低于对照组(6.5%vs.33.3%, P0.05)。观察组与对照组术后3个月的Majeed评分优良率分别为93.5%和73.3%,骨折复位优良率分别为96.8%和73.3%,观察组高于对照组(P0.05)。结论:前环经皮Infix固定联合后路骶髂关节螺钉固定治疗垂直不稳定骨盆骨折能减少创伤,促进骨折愈合,减少术后并发症的发生,提高骨盆复位质量与骨盆功能。     

86 例骨盆骨折的流行病学回顾性分析

目的:探讨骨盆骨折的流行病学特征。方法:利用医学影像计算机存档与传输系统(PACS)及病案查询系统,回顾性分析我院2010年7月1日至2011年6月30日收治的86例骨盆骨折患者的流行病学特征。结果:男性58例,女性28例,男女性别比例2.07:1。年龄分布8-87岁,平均39.07±17.40岁,其中青年组(18-40岁)51例(59.30%)、中年组(41-65岁)23例(26.74%)。主要致伤原因为车祸51例(59.30%)、高坠伤24例(27.91%)。按骨盆骨折AO分型:A型45例(52.33%)、B型25例(29.07%)、C型16例(18.60%)。86例患者有30例合并其它部位的损伤,占34.88%。56例为单纯骨盆骨折,占65.12%。本组病例有31(36.05%)例行手术治疗,涉及脊柱骨科、创伤骨科、普外科、胸外科、脑外科。55(63.95%)例行保守治疗。创伤严重度评分(ISS)分布在4-43分,平均为17.50±6.14分。结论:盆骨骨折多发生于男性中青年患者,致伤原因主要是车祸及高坠伤,且骨盆骨折较易合并身体其它部位的损伤,各科室之间应加强合作治疗。     

2D导航辅助经皮骶髂螺钉治疗骨盆后环骨折经验分析

目的:观察C型臂透视2D导航引导下经皮骶髂螺钉治疗骨盆后环不稳定型骨折的手术安全性和临床效果。方法:2011年1月-2013年12月采用二维透视导航辅助经皮置入骶髂螺钉治疗C型(Tile分型)骨盆骨折患者22例,其中交通伤16例,坠落伤4例,重物砸伤2例。伤后就诊时间5 h~12d(平均20 h)。按照骨盆骨折Tile分型:B3.3型1例,C1.2型8例,C1.3型12例,C3.3型1例。其中伴有休克2例,腹部损伤3例,尿道损伤4例,脊柱损伤5例,骶神经损伤1例,胫骨骨折2例。结果:建立导航系统耗时13~30 min(平均18.50±6.20 min),每枚螺钉置入耗时15~25 min(平均17.50±7.20 min),置入每枚螺钉出血量约20 m L。所有患者螺钉置入位置均较满意,无穿透椎弓根或椎体骨皮质进入骶孔、骶管和前方的盆腔等现象出现,无伤口感染发生。采用Matta评分标准评价骨折复位情况:优15例,良5例,可2例。采用Majeed评分行功能评价:优13例,良6例,可3例。结论:采用导航下骶髂螺钉固定技术能够有效恢复骨盆后环稳定性,但需要手术者熟练掌握骨盆解剖结构及生物力学特点,有效增加手术准确性,避免副损伤。     

骨盆骨折患者住院日及预测因子分析

目的:分析上海市某三甲医院创伤中心骨盆骨折患者住院日及其预测因子。方法:抽取上海市第一人民医院南院创伤中心2013年全部62名骨盆骨折住院患者病历,对住院日进行单因素分析、相关分析和有序logistic回归。结果:研究对象中位住院日为19.00天。单因素分析显示受伤原因、骨盆骨折数、患侧和是否输血是住院日的预测因子(P0.05)。相关分析显示手术次数、手术时长、输血量、手术失血、检验次数、CT检查次数和超声检查次数分别与住院日存在相关关系(P0.05)。有序logistic回归表明手术次数、CT检查次数和手术失血量是住院日的独立预测因子(P0.05)。结论:骨盆骨折住院患者平均住院时间长,住院日主要受手术次数、CT检查次数和手术失血量影响,减少不必要的影像学检查和术中出血可缩短住院日。     

单端固定式下颌骨修复体的应力分析

目的：针对包括一侧髁状突的下颌骨缺损,通过有限元应力分析,了解单端固定式下颌骨修复体在功能运动时的受力与变形规律,以期寻求更加合理的修复体的设计和固定方式。方法：建立下颌骨断端和修复体的简易三维模型,模拟咀嚼运动,施加垂直方向载荷,进行有限元法应力分析,计算出该模型各组成部分的应力分布和受力变形。结果：在该模型加载时,延伸板基部和近断端处上部的螺钉颈部是应力集中的部位,近断端处下部的螺钉颈部和修复体的远端舌侧为形变最大的部位。结论：单端固定式下颌骨修复体在加载时,延伸板的基部和靠近断端的固定螺钉是应力集中的部位,修复体远离固定的一侧是变形最大的部位,提示我们应将延伸板形态设计为尽可能加宽,并应增加下颌骨下缘处的固定,使修复体与下颌骨断端受力更加合理,变形也尽可能缩小。     

单端固定式下颌骨修复体的应力分析

目的:针对包括一侧髁状突的下颌骨缺损,通过有限元应力分析,了解单端固定式下颌骨修复体在功能运动时的受力与变形规律,以期寻求更加合理的修复体的设计和固定方式。方法:建立下颌骨断端和修复体的简易三维模型,模拟咀嚼运动,施加垂直方向载荷,进行有限元法应力分析,计算出该模型各组成部分的应力分布和受力变形。结果:在该模型加载时,延伸板基部和近断端处上部的螺钉颈部是应力集中的部位,近断端处下部的螺钉颈部和修复体的远端舌侧为形变最大的部位。结论:单端固定式下颌骨修复体在加载时,延伸板的基部和靠近断端的固定螺钉是应力集中的部位,修复体远离固定的一侧是变形最大的部位,提示我们应将延伸板形态设计为尽可能加宽,并应增加下颌骨下缘处的固定,使修复体与下颌骨断端受力更加合理,变形也尽可能缩小。     

基于CT的股骨有限元模型的建立及髋关节中空多孔假体植入后受力分布的初步研究

利用有限元分析的方法,对髋关节中空多孔假体植入后的受力分布改变进行研究,为改进中空多孔人工关节假体的设计提供依据.建立了股骨和假体三维有限元模型,应用有限元分析软件Ansys5.7模拟单腿负重状态,考察应力分布并进行比较.使用SPSS Statistics 17.0软件进行分析处理,绘制折线图.结果表明:a.开孔后张力侧最大压应力有所减小,开孔部位的应力水平变化不明显.b.与周围骨质形成连接后孔缘局部应力增加,张力侧受力改变不明显.c.短柄假体受力模式仍为远端应力集中;张力侧应力减小,开孔部位应力明显增加.d.下孔受力均大于上孔,受力方向基本一致.     

不同性别腰椎间盘突出症患者脊柱-骨盆矢状位参数差异研究

目的:探讨不同性别腰椎间盘突出症(Lumbar disc herniation,LDH)患者脊柱-骨盆矢状位参数差异特点。方法:回顾性分析2014年1月至2016年3月在第四军医大学西京医院脊柱外科因LDH住院手术治疗,且具有术前脊柱站立位全长X线片的患者共222例,其中男l25例,女97例,年龄20-80岁,平均年龄50.97岁;应用图形分析软件Surgimap进行参数测量,在站立位全长脊柱侧位x线片上测量参数包括:骨盆投射角(Pelvic incidence,PI)、骨盆倾斜角(Pelvic tilt,PT)和骶骨倾斜角(Sacral slope,SS),胸椎后凸角(Thoracic Kyphosis,TK)、腰椎前凸角(Lumbarlordosis,LL)、矢状面垂直轴(Sagittal vertical axis,SVA)。根据性别分组,比较不同性别之间各参数、发病累及节段、不同年龄段发病率之间的差异。应用SPSS 19.0对数据进行统计分析。结果:LDH患者男女性别之间比较发现,男性PI 43.82±8.66°,女性PI 47.75±8.50°,P=0.001(P0.05),具有统计学显著性差异,年龄、PT、SS、LL、TK、SVA无显著性差异;不同性别LDH患者所累及节段分别进行统计,P=0.480(P0.05),无统计学显著性差异;不同性别LDH患者不同年龄段的发病率进行统计,应用Pearson卡方检验进行统计分析,P=0.024(P0.05),具有统计学显著性差异。然后将各年龄段发病率通过u检验进行比较,20-40岁段P=0.023(P0.05),具有统计学显著性差异。结论:PI也可能与LDH的发病有关,男性患者PI小于女性患者,可能是在LDH发病中男性多于女性,且男性更早发病的一个重要原因。     

基于有限元法的下颈椎弓根螺钉人工椎体系统研究

本实验利用有限元法对下颈椎前路椎弓根螺钉人工椎体系统进行研究,采用有限元法对构建下颈椎的生物力学稳定性及应力情况进行分析,进而对椎弓根螺钉进行优化设计,为临床医用提供进一步的理论。通过对患者的下颈椎处进行CT扫描,获得DICOM数据导入Mimics中,根据不同HU值范围构建下颈椎参数,并运用蒙板编辑、阈值选取、三维增长等工具建立颈椎结构区域的三维模型。采用ANSYS对建立构建的三维下颈椎模型进行有限元分析。构建人体下颈椎有限元模型,对皮质骨、软骨终板等椎间韧带结构进行模拟,设计的下颈椎模型单元有276 382个,节点有413 522个。研究表明,下颈椎在侧弯、屈伸、旋转等六个工况下的ROM椎间值与Panjabi及Kallemeyn等实验研究进行对比,实验数值与Panjabi的实验很近似,且都处于有效区间内,进而证实了实验模型的可行性与有效性。对设计的模型进行网格划分,AVB组设置273 347个单元,378 746个节点,AP组设置265 634个单元,374 593个节点。AP组相较于AVB组的应力峰值明显有增大趋势,但是AVB组的应力情况呈现均匀分布,最大应力主要分布在螺钉尾部及L形钛板与人工椎体接触部位;AP组的最大应力分布在前路钛板的钛网、中上部、螺钉钉杆尾端以及上下椎体接触部位,在钉板连接部位AP组出现应力集中现象。