有限元技术在骨科的应用

有限元分析法(finite element analysis)以离散化的区段即单元对连续场作逼近,单元间以结点相连,单元内场变量变化规律以某些近似函数表示,求解以有限矩阵形式出现的场的方程,得到整个系统的结点场变量值,确定单元内的场变量值,从而确定连续场的场变量值。 有限元法应力分析有四十余年研究历史。1972年Brekelman等首次将其引入矫形     

胸腰椎活动节段三维有限元模型及临床意义

本文采用三维有限元法建立胸腰椎脊柱活动节段的三维有限元模型,模型了３７７个节点,共组成４４９个单元,包括椎体,椎间盘,后部结构以及韧带等部分,并对模型有效性进行了考核,结果基本一致,作者认为该模型对研究在不同载荷下胸腰椎脊柱应力分布及力学特性具有一定的临床意义。     

活髓牙修复的实验室探讨

龋病修复体的长寿耐用不仅要求洞型兼顾抗力型和固位型,还要考虑修复体对牙体组织的力学影响。本实验模拟活髓牙下颌第一磨牙颌面Ｉ类洞采用三维有限元法建立数值模型,用八节点等参三维实体单元进行离散,利用ＳＡＰ８４（Ｖ４．２）程序。计算并作一系列力学分析寻求活髓牙修复时垫底材料与修复材料最佳厚度比的力学模型。实验结果表明应力曲线的峰值主要出现在不同材料交界面附近,因此该处的修复应尽量采用圆弧过度。另外基底材     

生物力学的粘弹性体模型浅析

在力学中,为突出被研究物体的主要矛盾,忽略次要因素,常将物体理想化,如刚体、弹性体、粘滞流体等“理想模型”。生物组织的力学性质比较复杂,在一定条件下也可以理想化,用一些新的“理想模型”描述其特性,研究其运动规律。很多物质具有滞后、弛豫和蠕变性质、这些性质统称为粘弹性。生物组织的粘弹性体模型有以下三种: 1.麦克斯韦模型,是由一弹性系数为μ的线性弹簧与一阻尼延迟器连接而成。以μ     

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。     

肢体延长下软组织的生物力学特性

对羊前肢延长后和对照侧的正中神经、正中动脉、正中静脉进行应力－应变、应力松弛实验,确定其应力－应变函数和连续松弛谱的各参数。从应力－应变曲线和归一化连续松弛曲线来看,在延长停止的初期,延长后试样相对于其对照侧试样的力学特性差异较大,随着恢复时间的增加,延长后试样相对于其对照侧试样的力学特性又趋于接近,正中神经、正中动脉、正中静脉都表现出这样的规律     

下颌骨骨折的有限元分析

下颌骨骨折在颌面部损伤中最为常见,骨折多由直接暴力所造成,本文根据骨的生物力学特点,应用现代计算力学方法——有限元法,探讨在各种荷载的作用下,下颌骨各截面应力分布,力的传递,以及下颌骨的变形。计算结果表明:荷载直接作用点的应力大,结构薄弱部应力大;同时给出了各种不同荷载作用下的下颌骨变形,并探讨了肌肉收缩时对下颌骨应力分布的影响。     

切应力对血管内皮细胞迁移的影响及其相关作用机制

血管内皮细胞(endothelial cell,EC)迁移对于维持血管功能和结构的稳定具有重要作用。血液在血管中流动,从而使位于血管内层EC可以感受到切应力的作用。大量研究表明EC迁移受生物、化学和物理等多种体内外因素的调控,而切应力作为力学因素对EC的迁移具有重要调控作用。对切应力如何影响EC迁移及其作用机制进行综述。     

哺乳动物分布预测方法初探

本研究首先根据综合自然地理因素(包括海拔、地形、气候、植被、水系、农业等),利用GIS技术手段．将中国版图划分成124个基本单元。选择了171种哺乳类物种,利用中国物种信息系统收集这些物种的分布信息,并运用GIS技术将这些信息转换为各个基本单元内这些物种存在与否的信息,再用数学量化分析方法,群SФrensen多维相似性指数公式计算相关矩阵,以及Ward方法进行聚类分析,得到这124个基本单元的哺乳类物科组成相似性聚类图。然后根据少数几个标本采集点所在的基本单元,利用这些基本单元与其他单元的物种组成相似程度,可以预测出物种的可能分布范围。本研究发现,这种预测方法简单,快速而且较准确。     

软组织扩张下的生物力学特性

对狗后肢扩张后和对照侧的隐神经、隐动脉、隐静脉进行应力－应变、应力松驰实验,确定其应力－应变函数和连续松驰谱的各参数。从应力－应变曲线和归一化连续松驰曲线来看,在扩张后的短时期内,随着扩张器注水量的增加,扩张后样品的力学特性相对于其对照侧样品的特性又趋于接近,隐神经,隐动脉,隐静脉都表现出这样的规律。     

环氧化合物和戊二醛对人离体大隐静脉力学性质的影响

本实验设计用一种环氧化合物－国产丙三醇二缩水甘油醚和戊二发别对人离体大隐脉进行处理,通过对一维拉伸时不同处理血管的应力－应变关系的研究,了解其基本的力学性质,以比较两种方法处理血管柔顺性的差异。     

力学信号与细胞适应

人体是由骨骼和肌肉等运动系统构成的有生命活动的机体,与内外力学刺激信号密切关联。力学刺激信号传递至组织细胞,并与细胞内部生物学信号交互作用,从而完成生物学过程。人体响应的力学刺激主要有机械牵张应力、流体剪切应力与静水压力等。阐明力学信号下细胞的变化及机制,对于生命科学具有十分重要的意义。本文将主要针对机械牵张应力、流体剪切应力与静水压力这三种力学信号的体外力学加载装置及其引起的细胞适应作一综述。     

深龋修复的力学模型分析

目的:模拟下颌第一磨牙Ⅰ类洞深龋,计算机分析得到修复体最佳应力分布时基底材料与修复材料厚度比例。方法 采用三维有限元法建立数值模型,利用SAP84(V4.2)程序计算并作力学分析。结果:在能护髓前提下应尽量减少次基厚度(1)银汞修复时,银汞合金厚度应大于基底厚度时应力分布最佳。(2)树脂修复时,树脂厚度与基底厚度相近,应力分布最佳。结论 根据材料弹性模量来决定基底材料与修复材料厚度比例。     

链球菌属纤连蛋白结合蛋白的生物信息学分析

对链球菌属纤连蛋白结合蛋白进行系统的分析,找出其特征,为以后的研究奠定基础。通过MUSCLE、BLASTP、PSI-BLAST、PHYLIP、Perl编程等生物信息学方法对217条候选纤连蛋白结合蛋白进行研究。发现共有31个序列纤连蛋白结合蛋白重复单元序列模体,绝大部分蛋白由两个或两个以上的不同模体序列构成,其保守结构域组合呈现多样性等特征。表明链球菌属纤连蛋白结合蛋白重复单元序列模体不是严格统一的,总体上具有变异性,但模体之间又有很大的相似性。     

颞颌关节受力形式的研究

作者采用二维有限元法对下颌骨和颞颌关节在闭合口咬合时的应力分布进行测试分析。在咬合时,正常情况下关节盘后部的应力最为集中。在磨牙缺失的情况下所产生的应力要比正常情况下的应力值大。临床上因咬合情况发生变化(如后牙缺失等)而引起的关节病变(疼痛,关节盘穿孔等)亦可用本文结果来解释。     

基于图像分析技术的红细胞膜力学特性多参数动态测定的研究

探索以图像分析技术,在无扰、在位、实时的情况下,对单个活态红细胞的多个力学参量：弯曲模量KC、剪切模量μ及切向与弯曲模量之比ε等进行非侵入性连续动态测定的新方法。以该技术对红细胞在不同外部条件（温度、氧分压、渗透压）下的力学参量进行动态监测,不但揭示出有关变量条件对细胞各个力学参量的影响。还证明了本技术适于对细胞的各种生理和病理过程进行连续监测。     

牙体预备对高嵌体修复下颌第一磨牙力学影响的初步研究

目的：通过有限元法,探讨高嵌体修复根管治疗后的下颌第一磨牙后,牙体预备形式对牙体组织受力的影响,为临床提供力学理论依据。方法：模拟右侧下颌第一磨牙的三维有限元模型,磨牙存在合面I类洞缺损,根管治疗后采用高嵌体修复,分别设计三种牙体预备形式,即覆盖全部牙尖、覆盖全部功能尖和覆盖部分功能尖的高嵌体修复,对模型进行加载,观察牙体组织的应力大小及分布。结果：覆盖全部牙尖高嵌体修复时牙釉质出现一个应力集中区,其他两种设计出现两个应力集中区。垂直载荷下,釉质的最大主应力在全部牙尖组分别低于其他两组92．29％和89．76％;舌颊向载荷下比其他两组分别降低80．91％和76．53％。三组牙本质的应力集中区趋于一致。垂直载荷下,牙本质的最大主应力在全部牙尖组分别高出其他两组12．92％和14．73％;舌颊向载荷下较其他两组高1．26％和5．08％。结论：从生物力学角度,覆盖全部牙尖的高嵌体更有利于牙体硬组织的受力,可以更好的对牙釉质起到保护作用。     

连续语音的神经编码——脑电图、脑磁图研究进展

语音是人类交流的主要方式,语音理解也是人脑特有的核心认知功能。人脑中的动态神经活动如何编码连续语音流的声学特征,并解析出多个层级的语言结构是认知神经科学领域的重要问题。近年来,一系列脑电图、脑磁图研究通过包络跟踪响应、层级跟踪响应等新指标来刻画连续语音的神经加工机制。本文对这些研究进行综述,并聚焦于对两个语音加工问题:一是大脑如何编码语音中连续变化的声学特征。这方面的研究表明,大脑中的低频神经活动可以动态跟踪语音包络并且受到高级认知功能调节。二是大脑如何表征语音中不同大小的语言单元,比如音节、词、短语、语句。研究显示,大脑皮层中不同时间尺度的神经活动分别跟踪不同大小的语言单元,构成对多层级语言单元的并行表征。综合上述,近期研究初步揭示了大脑如何表征连续语音的声学特征并构建不同层次的语言单元,为进一步研究大脑如何加工连续语音提供了新的思路。     

猪眼角膜的生物力学特性

对猪眼角膜进行了有系统的单轴拉伸实验,通过实验来确定其极限强度,断裂能、显著非线性的应力-应变关系和滞后环.在不同的应变水平下进行了应为松弛实验并确定了连续松弛谱的各参数.从极限强度、断裂能和应力松弛来看,角膜的纵向和横向之间无重大的差异,据此,各向同性假定可用于初步的角膜力学模型.     

实验感染卵圆鲳鲹的刺激隐核虫GD1虫株皮层的超微结构

自网箱养殖的卵圆鲳鲹（Trachinotus blochii）分离了一株刺激隐核虫（Cryptocaryon irritans）,再经人工感染的方法收集各期虫体,制成电镜样品,对虫体进行超微结构研究。研究表明：刺激隐核虫的毛基体具有典型的9套三联微管系统。幼虫体部单毛基单元有如下特征：单毛基单元结构,具有稍分支的纤毛后微管束（Postciliary microtubular ribbon）,由3根微管组成,起源于第3三联微管,向后延伸至细胞表面。滋养体体部单毛基单元特征是具有分支的纤毛后微管束,由3-6根微管组成,起源于第9三联微管。毛基体的第4-7组三联微管处发出一条长而无分支重叠的动纤丝（KD）,KD向右前方伸延到质膜脊的顶端。在横微管（T）左侧的第3三联微管处有一个横行支持物即横带,由3根微管组成,与来源于第3-4三联微管的横纤维（Tf）相连。刺激隐核虫的体部毛基单元具有一个独特特征：即具有体部线带（N）,是一束平行排列的微管,它们起源于邻接横微管和横纤维的致密板,滋养体的体部线带相互重叠交错排列,以此支撑细胞的横轴。滋养体期还有厚的表质层（Epiplasmic layer）。体部双毛基单元即为邻近口区的双毛基单元,每一排动基列的前几个毛基单元都是双毛基单元,极似口部毛基单元,口部双毛基单元的后面有3-4个体部双毛基单元。幼虫和滋养体的体部双毛基单元均具有2个毛基体,其结构模式相似。体部毛基单元的2个毛基体各长出1根纤毛,毛基体与一个旁体囊（PS）相连,其前面有动纤丝。文中分析了刺激隐核虫在形态上与淡水小瓜虫以及相关种类的毛基单元和皮层结构差异,认为刺激隐核虫的分类更适合归于前口类（Prostomatea）,而不是膜口类（Hymenostomatida）。