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。     

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。     

扩髓更换髓内钉治疗髓内钉固定后股骨干肥大性骨不连

目的:评价扩髓更换髓内钉治疗髓内钉固定后股骨干肥大性骨不连的临床疗效及手术适应症。方法:自1998年4月至2009年6月采用扩髓更换髓内钉治疗11例髓内钉固定后股骨干肥大性骨不连,其中男9例,女2例,年龄23-61岁。平均36.2岁,骨折部位在股骨上1/3者2例;中1/3者6例;下1/3者3例,原始骨折Winquist-Hansen分型:I型2例,II型3例,III型4例,IV型2例。结果:11例患者均获随访,时间:11～56个月,平均27.4个月,2例患肢短缩1 cm。另4例未获得骨性愈合,3例再次采用附加钢板合并自体髂骨植骨,1例远端锁钉动力化,再次干预后获得骨性愈合,愈合时间6～16个月,平均8.3个月。结论:扩髓更换髓内钉是治疗髓内钉固定后股骨肥大性骨不连的传统方法,基于力学稳定和临床观察,更适用于股骨中段骨不连。     

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.     

半月板三维有限元模型的建立

目的：建立膝关节半月板三维有限元模型。方法：拍摄健康成人膝关节CT图像,使用Materialise Interactive Medical ImageControl System 10.0（Mimics10.0）、Freeform Modeling System 10（FMS10）、ANSYS12.0等软件建立半月板三维有限元模型并进行初步生物力学分析验证模型的有效性。结果：建立的半月板三维有限元模型几何形态与实体解剖标本相似性高。初步生物力学分析结果显示模型能准确反映半月板的生物力学特性。结论：采用CT扫描图像建立膝关节半月板三维有限元模型是切实可行的。     

半月板三维有限元模型的建立

目的:建立膝关节半月板三维有限元模型。方法:拍摄健康成人膝关节CT图像,使用Materialise Interactive Medical ImageControl System 10.0(Mimics10.0)、Freeform Modeling System 10(FMS10)、ANSYS12.0等软件建立半月板三维有限元模型并进行初步生物力学分析验证模型的有效性。结果:建立的半月板三维有限元模型几何形态与实体解剖标本相似性高。初步生物力学分析结果显示模型能准确反映半月板的生物力学特性。结论:采用CT扫描图像建立膝关节半月板三维有限元模型是切实可行的。     

利用共振频率分析牙种植体骨愈合期稳定性变化 与早期边缘骨吸收的关系

目的:利用共振频率测量仪(Osstell)连续监测骨愈合期种植体稳定性变化与早期边缘骨吸收的关系。方法:本研究于2010-2011年期间根据纳入及排除标准连续纳入32名成年男性患者作为实验对象共植入45枚Strauman种植体,每名患者选择一颗(4.8mm×10mm)种植体,共计32颗种植体,种植区位于下颌后牙(骨质均为Ⅱ或Ⅲ类骨)。利用共振频率分析仪(Osstell)测量种植体的稳定性,测量时间点为植入时以及术后第1,2,3,4,6,8,12周。另外,影像学分析测量32颗种植体12周时的边缘骨吸收;结果:本实验中所有种植体在12周均实现骨结合,并成功完成种植修复。通过重复性方差分析,见表1,在种植体植入时,初期稳定系数(ISQ)均值为(79.03±6.756)。术后一周,种植体稳定系数(ISQ)均值均呈下降趋势,至术后第2周时达到最低点,与植入时稳定性有统计学差异(P<0.05)。从术后第3周开始种植体稳定系数(ISQ)均值逐渐上升。其中,稳定系数(ISQ)均值在第6周时与第12周无统计学差异,已达到延期稳定期。32颗种植体在第12周的边缘骨吸收均值为(0.86±0.068mm),而在第12周的种植体的稳定系数均值与种植体植入时的稳定系数均值无统计学差异。结论:本实验通过共振频率测量仪(OsstellTM)连续监测,目前的结果认为种植体愈合期边缘骨吸收对种植体愈合期稳定性变化没有影响。     

llizarov骨搬运技术治疗胫骨骨缺损的疗效及术后延迟愈合或不愈合的影响因素分析

摘要 目的：探讨 llizarov骨搬运技术治疗胫骨骨缺损的疗效及术后延迟愈合或不愈合的影响因素分析。方法：选取 2016年 6月-2020年 10月本院收治的 90例胫骨骨缺损患者为研究对象,患者均给予 llizarov骨搬运技术治疗。对患者的手术效果指标、并发症发生率进行记录统计。并对患者进行门诊随访观察,统计患者延迟愈合或不愈合的发生情况,据此将患者分为愈合组和延迟愈合或不愈合组。采用单因素及多因素 Logistic回归分析患者术后延迟愈合或不愈合发生的影响因素。结果：患者住院时间为(12.11± 2.98)d、开始负重时间为(45.39± 7.78)d、完全负重时间(76.41± 11.23)d。患者术后并发症发生率为 8.89%(8/90)。经随访观察,共有 29例患者出现术后延迟愈合或不愈合,发生率为 32.22%（29/90）。而延迟愈合或不愈合组患者的伤口感染、合并软组织损伤、合并腓骨骨折、术后过早活动及有吸烟史的人数占比高于愈合组患者(P<0.05)。经多因素 Logistic回归分析显示：伤口感染、合并软组织损伤、合并腓骨骨折、术后过早活动、有吸烟史是患者术后延迟愈合或不愈合的危险因素(P<0.05)。结论：llizarov骨搬运技术治疗胫骨骨缺损的疗效较好,患者的手术时间短、术中失血量少、住院时间、开始负重时间均较短,并发症发生率低,治疗安全性较好,但患者易出现术后延迟愈合或不愈合现象,可能与伤口感染、合并软组织损伤、合并腓骨骨折、术后过早活动、吸烟史有关。     

IGF-1联合BMP-2对糖尿病合并骨质疏松股骨骨折大鼠中的骨折愈合影响分析

摘要 目的：探讨胰岛素生长因子-1（insulin-like growth factor, IGF-1）联合骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein,BMP）-2对糖尿病合并骨质疏松股骨骨折大鼠中的骨折愈合影响。方法：8周龄雌性SD大鼠60只,饲养一周后根据随机数字表法进行分组,每组12只,之后进行造模,造模成功50只,成功率为83.33 %。将其分为5组,包括正常组（n=10）,糖尿病+卵巢切除+骨折组（n=9）,糖尿病+卵巢切除+骨折+ IGF-1组（骨折处注射IGF 30 μg/kg,n=11）,糖尿病+卵巢切除+骨折+BMP-2组（骨折处注射100 μL BMP-2基因慢病毒1×10⁸,n=10）、糖尿病+卵巢切除+骨折+IGF-1+BMP-2组（参照上述,n=10）,其余进行等剂量溶剂注射,均连续注射两天。分组处理6周后,观察5组大鼠的一般情况。对比5组大鼠的血清钙、骨钙素、碱性磷酸酶水平,对比5组的最大应力、最大载荷及刚度,检测5组大鼠组织中的IGF-1、BMP-2及TGF-β1 mRNA表达水平。结果：A组大鼠无明显异常反应,大鼠体重逐渐增加,大小便、饮食均正常,毛色光亮;B、C、D、E组大鼠精神萎靡、反应迟缓、毛色光亮性较差、体重无明显减轻或增加、大鼠的饮水量、饮食增加,多尿症状较为明显。5组大鼠的血清钙、骨钙素、碱性磷酸酶水平：B组结论：IGF-1联合BMP-2可促进糖尿病合并骨质疏松股骨骨折大鼠中的骨折愈合。     

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.     

基于有限元的第5 掌骨颈骨折钢板螺钉内固定的生物力学分析

目的：应用有限元方法建立三种不同的治疗第5 掌骨颈骨折的钢板螺钉内固定模型,比较三种模型的生物力学稳定性,为 第5 掌骨颈骨折的临床早期功能康复提供参考。方法：选取一名健康青年志愿者,将CT 扫描数据导入三维有限元软件建立第5 掌骨颈骨折模型,并选取三种钢板螺钉内固定方法进行骨折固定。对三种模型施加外力荷载并进行生物力学有限元分析,对比骨 折断端的最大位移和钢板螺钉的应力分布情况。结果：方法一、二、三的第5 掌骨骨折端的最大位移分别为0.189775 mm、 0.181428 mm、0.224299 mm,以方法二的骨折端位移最小;内固定材料的最大应力分别为1.20 KPa、1.00 KPa、1.39 KPa,以方法二 的钢板螺钉应力最小。结论：采用近端三颗螺钉远端两颗螺钉的直型钢板内固定方法治疗第五掌骨颈骨折的生物力学稳定性更 好,术后早期功能锻炼的安全性更高,是治疗第5 掌骨颈骨折的理想内固定方法。     

微种植体支抗内收及压低上前牙的有限元研究

目的:探讨在利用微种植体支抗整体内收前牙过程中增加前牙区不同位置压低力对上颌前后牙的生物力学效应的影响。方法:采用螺旋CT扫描获取图像并结合MIMICS等软件进行三维重建,建立拔除上颌第一前磨牙整体内收前牙的三维有限元模型,分析利用第二前磨牙与第一磨牙间微种植体整体内收前牙过程中,增加前牙区不同位置压低力后前后牙的生物力学效应。结果:增加前牙区压低力后,前牙舌向倾斜移动明显减小,不同位置的垂直向力对前牙的影响不同,第一磨牙在整体内收过程中表现为远中倾斜移动。结论:1增加前牙区压低力能够实现对前牙转矩的有效控制;2增加前牙区的压低力使前牙更趋向于整体移动;3在微种植体支抗内收前牙过程实现了较好的垂直向控制。     

髓腔内固定联合低强度脉冲超声对兔股骨中段骨折愈合作用研究

摘要 目的：针对髓腔内固定联合低强度脉冲超声对兔股骨中段骨折愈合作用进行研究。方法：选择成年兔股骨中段骨折40只,作为本次的研究对象,将其平均分为对照组和观察组。所有兔子,在手术前禁水、禁食,对其右后肢进行备皮,称重、麻醉,对照组实施髓腔内固定治疗,观察组实施髓腔内固定联合低强度脉冲超声治疗。治疗后1、2、3、4周对兔子的骨折部位进行影像学检查确定兔子的骨折线模糊情况,并在各周采集样品进行组织学检查。治疗4周后对骨折愈合情况进行检查。结果：观察组愈合程度I级、II级、II级比例均低于对照组相应比例,差异具有统计学意义（P＜0.05）,观察组IV级、V级比例分别为35.0 %、55.0 %,均高于对照组的5.0 %、5.0 %,差异具有统计学意义（P＜0.05）;观察组兔子的在1 w、2 w、3 w、4 w骨折线模糊程度评分高于对照组相应时间评分,差异具有统计学意义（P＜0.05）。结论：在兔股骨中断骨折治疗中,实施髓腔内固定联合低强度脉冲超声,可以提高骨折的愈合速度,加速骨折修复,整体治疗效果显著,可以在临床上进行推广实施。     

LISS-DF近端螺钉不同固定方式的有限元分析

目的研究LISS-DF治疗股骨远端骨折近端螺钉不同固定方式对应力分布规律的影响,寻找符合生物力学原理的固定方式,为临床应用提供理论依据。方法在ANSYS9.0软件中建立LISS-DF钢板固定股骨远端骨折（AO/OTA33-A3型）的实体模型和有限元模型。在近端螺钉不同单、双皮质固定方式下,通过模拟生理应力做轴向加载实验并进行有限元计算和分析。结果1、3孔单2、4孔双皮质固定时,近端螺钉最大应力值在不同固定方式中最小为24.21975Mpa,位移值为0.131424um与其它固定方式相当且均较小,说明该固定方式可以取得较好的力学效果。结论近端螺钉靠近骨折端处双皮质固定,其余螺钉间隔单双皮质固定时,可以减少应力集中现象,得到更好的把持力,使固定更牢固,从而降低固定失败的风险性。     

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。     

A Comparative Analysis of Different Treatments for Distal Femur Fractures using the Finite Element Method

The main objective of this work is the evaluation, by means of the finite element method (FEM) of the mechanical stability and long-term microstructural modifications in bone induced to three different kinds of fractures of the distal femur by three types of implants: the Condyle Plate, the less invasive stabilization system plate (LISS) and the distal femur nail (DFN). The displacement and the stress distributions both in bone and implants and the internal bone remodelling process after fracture and fixation are obtained and analysed by computational simulation. The main conclusions of this work are that distal femoral fractures can be treated correctly with the Condyle Plate, the LISS plate and the DFN. The stresses both in LISS and DFN implant are high especially around the screws. When respect to remodelling, the LISS produces an important resorption in the fractured region, while the other two implants do not strongly modify bone tissue microstructure.     

An anatomical subject-specific FE-model for hip fracture load prediction

In order to reduce the socio-economic burden induced by osteoporotic hip fractures, finite element models have been evaluated as an additional diagnostic tool for fracture prediction. For a future clinical application, the challenge is to reach the best compromise between model relevance and computing time. Based on this consideration, the current study focused on the development and validation of a subject-specific FE-model using an original parameterised generic model and a specific personalization method. A total of 39 human femurs were tested to failure under a quasi-static compression in stance configuration. The corresponding FE-models were generated and for each specimen the numerical fracture load (F _FEM) was compared with the experimental value (F _EXP), resulting in a significant correlation (F _EXP = 1.006 F _FEM with r ² = 0.87 and SEE = 1220 N, p < 0.05) obtained with a reasonable computing time (30 mn). Further in vivo study should confirm the ability of this FE-model to improve the fracture risk prediction.