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不同空间排列双种植体支持修复下颌第一磨牙的力学分析
目的 分析双种植体支持修复下颌第一磨牙时,2种植体不同空间排列对种植体骨界面应力分布的影响.方法 模拟不同空间排列的双种植体支持修复下颌第一磨牙的模型,在保证其它因素都不变的情况下,采用三维有限元法,分析种植体骨界面应力分布.结果 种植体和周围骨应力随两种植体长轴交叉角度增大而逐渐增大,但差异并不显著.结论 双种植体支持修复下颌第一磨牙时,2种植体适当内聚(＜10°)排列,有利于种植体固位和支持.
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全瓷冠三维有限元应力分析研究进展
全瓷冠由于其良好的生物相容性和美学性能,在临床的应用日益广泛.但是由于陶瓷材料较低的抗折强度,导致其临床应用的诸多限制.不少学者通过三维有限元数值模型研究,分析了全瓷冠应力分布的影响因素,为临床制作与设计提供了理论依据.本文就近年来全瓷冠应力分布的相关三维有限元研究进行综述.
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种植体支持的上颌无牙颌固定义齿三维有限元建模
目的:建立种植体支持的上颌无牙颌固定义齿三维有限元模型,以便分析种植固定桥及上颌骨的应力分布,为临床应用提供参考.方法:选择1例上颌牙列缺失,牙槽骨中度吸收的志愿者,对其头颅部进行锥形束CT(cone-beam-computed tomography,CBCT)扫描,并利用计算机软件进行数据转换,完成上颌骨三维实体模型的重建;利用光学测量与平面影像测量相结合的方法,完成Bego种植体(L=13 mm、D=4.5 mm)的精确建模;并用激光扫描的方法完成种植固定桥的建模,为后面的有限元分析提供准确的数据.结果:成功地建立了种植体支持的上颌无牙颌固定义齿三维有限元模型,并在保持原模型力学相似性的基础上对其进行了简化,提高了分析效率和精确性.结论:基于CBCT扫描、三维激光扫描、逆向工程技术和快速成型技术建立种植体支持的上颌无牙颌固定义齿几何模型,利用有限元软件进行网格划分生成有限元模型的方法是可行的,并保证了很好的几何相似性.
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三维有限元牙釉质与牙髓不同材料属性对牙周组织应力分布在临床中的应用
三维有限元牙釉质与牙髓不同材料属性对牙周组织应力分布在临床中的应用。方法选择2012年1月至2013年12月接受种植义齿修复治疗的患者368例，将所有患者随机分为四组，比较两种材料的应力分布、集中情况和四组种植体折断情况。结果四组种植体折断率比较，差异有统计学意义（P<0.05）。两种全瓷材料修复时，种植体支持的全瓷冠、全瓷基台和种植体周围骨组织内的应力分布相似。两种材料全瓷冠内部张应力、全瓷基台内部张应力比较，差异有统计学意义（P<0.05）；全瓷冠内部压应力、全瓷基台压应力与骨组织等效应力比较，差异无统计学意义（P>0.05）。结论通过采用三维有限元模型分析不同材料属性对牙周组织应力分布，可得出多种形式的受力情况下的牙体应力分布，提前预知牙体承载力的脆弱部位，避免临床应用中牙体损坏等情况发生。
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胫腓骨下段粉碎性骨折内固定治疗中恢复腓骨长度的意义
胫腓骨下段粉碎性骨折临床上很多见.治疗中的关键是恢复下肢正常力线和长度,保护血供.2000年5月至2004年5月间,本院共手术治疗胫腓骨下段粉碎性骨折68例,其中5例发现下胫骨关节面外倾.而外倾引起的踝关节应力分布的改变,可导致远期发生创伤性关节炎.笔者对这组病例的X-光片进行了仔细的测量、对比和分析,发现恢复腓骨长度在胫腓骨下段粉碎性骨折的手术治疗中具有重要意义,能防止踝关节外翻的发生.
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三维有限元分析在纤维桩力学研究中的应用进展
纤维桩自推出以来以其良好的生物相容性、优良的机械性能、耐疲劳、耐腐蚀以及易拆除、根折发生率低等优点,在残根残冠的修复治疗中逐渐得到广泛的应用.有限元分析能对复杂形态、结构物体在各种载荷下的应力应变进行分析比较,是口腔生物力学研究中的重要手段.其中三维有限元分析因其模型的几何相似性和力学相似性,成为了纤维桩力学研究中的一种高效、精确、直观的方法.
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短种植体的研究与应用现状
随着种植体设计的不断改进与完善,骨整合界面、生物力学等基础研究的进展以及临床应用的观察积累,短种植体正越来越多地被更多的医生所重视并应用于临床.本文就短种植体在临床应用方面的研究进展作一综述.
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足底压力及其临床康复应用研究进展
足底压力是定量步态分析的重要环节［1］，是分析和衡量异常足底应力分布和步态的基础，它对运动系统疾病的病因分析、诊断、功能及疗效评定均有重要意义。早在1882年，Beely［2］率先对足底压力进行了科学的研究。而系统地进行足底压力分析并用于临床始于20世纪50年代，近三十年来发展迅速，已经从单纯的理论研究转变为医师手中的评定及诊断的工具。足底压力早的应用之一是鞋类的评估。Lavery 等［3］在1997年应用平均足底压力峰值作为评估参数来研究弹性鞋垫对于足底压力的影响。Praet等［4］和Queen等［5］研究发现，减小神经元性病变前脚掌压力的有效的办法是穿有较高足弓的鞋，这类鞋可以有效的减小第一及第五跖骨头下的压力，从而对病变足起到保护作用。足底压力检测除广泛应用于鞋类设计外，对肢体功能的评估及疾病的诊断有积极的意义。
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下颈椎在屈伸运动时的应力分布研究
目的探讨下颈椎屈伸运动对其应力分布的影响.方法取5具成人新鲜尸体颈椎标本(C2-C7),通过施加大载荷为2.34N.m的纯扭矩,使颈椎产生前屈和后伸运动,记示C4、C5、C6前柱,中柱和后柱的应变.结果颈椎前屈时,前柱和中柱承受压应力,后柱承受拉应力,且前柱的应力大于中柱和后柱(P＜0.05);后伸时,前柱受拉应力,中柱和后柱承受压应力,且前柱的应力大(P＜0.05).前柱的应力前屈小于后伸(P＜0.01),中柱的应力在前屈和后伸时相差不大,后柱的应力前屈大于后伸(P＜0.01).对于三个椎体相比较而言,前屈和后伸时前柱的应力大(P＜0.01),而C4-6前柱的应力在屈伸时无差别.中柱的应力在前屈时C4、C5较大,与C6有差别(P=0.03),而后伸时无差别.后柱的应力在前屈时,三个椎体无差别(P=0.02).结论下颈椎屈伸运动过程中应力的变化情况可能与颈椎病的发病机制有一定的关系.
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腰椎屈曲压缩骨折椎体松质骨内应力分布的特点
目的 研究腰椎在屈曲压缩载荷作用下松质骨内应力分布特点.方法 运用三维ANSYS 6.0软件建立正常人体胸腰段(T12~L2)运动节段的数字力学分析模型.将L1椎体中间3个层面的松质骨划分成6个力学统计区,分别测量6个统计区内的平均应力值.在同一等级载荷下对中间3个层面内6个统计区的平均应力值进行比较,分析腰椎椎体松质骨内屈曲载荷作用下应力分布情况.结果 在不同等级屈曲载荷作用下,每一等级载荷均出现:A(M)区松质骨应力值与其余5区[A(L)、A(R)、P(L)、P(M)、P(R)]的松质骨应力值比较差异均有统计学意义(P<0.05).结论 腰椎体内松质骨在屈曲压缩载荷作用下,松质骨内应力分布存在着集中趋势,应力集中的部位在松质骨前缘中间区域.
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暴力下胸腰椎三柱结构的应力分布及临床意义
目的探讨暴力下胸腰椎三柱结构的应力分布及临床意义.方法建立胸腰椎活动节段的力学模型,按Denis分类法,将活动节段划分为前、中、后柱并施加破坏性载荷,计算各柱的应力分布.结果①垂直压缩载荷下,胸腰椎中柱的上、下终板及松质骨应力值高,后柱的椎弓根部、峡部及小关节等也存在应力集中区;②屈曲压缩载荷下,胸腰椎前柱的应力值高;③屈曲分离载荷下,后柱的棘突上缘、后纵韧带、棘上、棘间韧带、椎间盘纤维环后部均是应力集中的部位.结论胸腰椎三柱结构的应力分布对认识胸腰椎各类损伤具有一定的临床意义.
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股骨近端置换术后应力分布和骨密度变化与个体特异性的相关性
近年来,股骨近段置换术后股骨的塑形与个体解剖特异性的相关性成为研究热点.
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上中切牙种植修复后3种受载应力分布的有限元分析
目的：研究上中切牙种植修复后在3种载荷时的应力分布特点。方法运用软件 Proe构建种植体、基台、基台螺丝、左正中切牙冠、松质骨、皮质骨的三维有限元模型，并在ANSYS workbench中施以不同部位静态载荷，分析其应力分布。结果应力分布云图显示：切对切咬合时应力峰值位于基台螺丝，其余2种载荷应力峰值均位于牙冠。深覆牙合时牙冠上的应力峰值远大于正常咬牙合时牙冠上的应力峰值。3种载荷骨皮质应力均明显大于骨松质。皮质骨中应力又主要集中在种植体颈部周围。载荷点及颈缘是应力集中区。结论建立上中切牙种植修复的各部件模型，并分析在3种载荷时的应力分布，情况与临床相符，为今后前牙种植修复提供参考。
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垫片后倾角对后交叉韧带保留型全膝置换术关节内应力分布的影响
[目的]比较不同后倾及不对称后倾的聚乙烯垫片对于后交叉保留型全膝关节置换(CR-TKA)术关节内应力分布的影响.[方法] 2016年1月～2017年8月在本中心行全膝关节置换患者共40例(40膝)纳入本研究,其中男性16例,女性24例.根据Vanguard CR-TKA垫片的标准型(CR-TKA-SI)的外侧半与厚唇型(CR-TKA-LI)的内侧半,设计后倾不对称型聚乙烯垫片(CR-TKA-APSI)并制作三种垫片的智能试模,使用膝关节置换术中无线应力检测系统(WFMS)分别测量三种不同形态的垫片放入后膝关节内外侧间室的应力分布情况.[结果]术中关节内总应力分布:三种形态的垫片关节内总应力屈曲过程中均逐渐减小,0°～45°时三组间总应力差异无统计学意义(P＞O.017),60°～120°时CR-TKA-LI组的关节内总应力显著高于CR-TKA-SI组与CR-TKA-APSI组(P＜0.017).术中关节内外侧间室应力分布:0°～45°三组间内侧间室占总应力比例无显著差异,屈曲60°～120°时CR-TKA-APSI组内侧间室应力占总应力百分比为41.68％～ 66.82％,显著高于CR-TKA-SI与CR-TKA-LI组.[结论]内外侧后倾角相同的垫片,在整体后倾角改变时,可以调整CR型全膝关节屈曲位的软组织总体张力情况,但不会显著改变内外侧关节应力分布比例;而内外侧不对称后倾的垫片可起到调节屈曲位关节内应力分布的作用.
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骨质疏松患者全髋关节置换术后股骨应力变化的有限元分析
[目的]建立骨质疏松患者全髋关节置换术后股骨三维有限元模型,分析骨质疏松患者全髋关节置换本后股骨侧应力分布,为手术操作及假体的选择提供生物力学依据.[方法]采用64排螺旋CT扫描骨质疏松患者(骨密度检查提示)行全髋置换术后数据,建立骨质疏松患者全髋关节置换术后股骨三维有限元模型.对该模型进行模拟加载及仿真计算.分析骨质疏松患者全髋置换术后股骨的应力分布特点.[结果]骨质疏松患者行髋关节置换术后股骨侧应力分布由股骨近端向远端逐渐增大,应力峰值为股骨假体末端周围皮质,主要集中在假体末端与股骨内侧骨皮质交界处.通过有限元力学分析,在骨质疏松患者行关节置换术后,假体周围力学分布在各区域存在差异,差异有统计学意义(P＜0.05).[结论]通过对骨质疏松患者行全髋关节置换术后假体周围应力分布特点的分析,在手术操作过程中,应选择远端压配型假体,假体放置需避免内外翻,以减少假体远端与股骨皮质的应力集中区.
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内窥镜下后路腰椎椎体间融合附加单侧椎弓根螺钉固定的力学基础
[目的]通过生物力学试验评价内窥镜下后路腰椎椎体间融合(PLIF)附加单侧椎弓根螺钉固定的稳定性及力学合理性.[方法]建立PLIF术式相关的小牛腰椎模型,进行前屈、后伸、左右侧屈、扭转等的非破坏性测定,记录融合节段L4、5和邻近节段L3、4的应变、应力、腰椎的轴向刚度和扭转刚度等力学量并对比分析.[结果]PLIF附加单侧椎弓根螺钉固定组融合节段上的应变、应力在前屈、后伸、侧屈等工况下较正常组有所减少但差异无统计学意义(P＞0.05),而与PLIF附加双侧椎弓根螺钉固定组间差异有非常显著性意义(P＜0.01).在500 N载荷作用下,PLIF附加单侧椎弓根螺钉固定组脊柱位移为(2.56±0.34) mm,轴向刚度较正常组增加了5％,但差异无统计学意义(P＞0.05);而与PLIF附加双侧椎弓根螺钉固定组间差异有统计学意义(P＜0.05).PLIF附加单侧椎弓根螺钉固定后扭转刚度较正常组差异无显著性(P＞0.05),但明显低于PLIF附加双侧椎弓根螺钉固定组(P＜0.05).同时,PLIF附加单侧椎弓根螺钉固定后,邻近节段L34小关节上的应变、应力及L34椎间盘上的应力在各种不同工况下与正常组间差异无统计学意义(P＞0.05),而在前屈时与PLIF附加双侧椎弓根螺钉固定组间差异有统计学意义(P＜0.05).[结论] PLIF附加单侧椎弓根螺钉固定可以弥补由于后方骨性和韧带结构部分破坏所造成的医源性不稳,增强腰椎的初始稳定性;在重建脊柱稳定性的同时,并没有增加邻近节段退行性疾病发生的危险.
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股骨远端肿瘤型假体近端骨折的临床治疗及三维有限元分析
[目的]探讨股骨远端肿瘤型假体置换术后假体近端骨折的力学因素以及应用环抱器治疗的可行性.[方法]回顾分析本科2008年7月～ 2011年1月间所治疗的2例肿瘤型膝关节假体置换术后股骨假体近端骨折病例,均通过切开复位植骨内固定的方式予以治疗并进行定期随访,观察骨质愈合情况；利用MSTS肢体功能评分进行评价.利用CT数据,建立股骨远端40％骨缺损的复合假体三维有限元模型,加载平地慢速(3 km/h)行走步态周期下肢4倍重量负荷,分析模型股骨的应力分布.[结果]2例患者骨折部位均在假体的近端,为螺旋形骨折.手术顺利,分别于术后5、6个月骨折愈合,术后肢体功能评分分别为25分,27分.通过对股骨模型的有限元分析,发现术后股骨高应力分布出现在假体柄尖端,且呈螺旋形分布,与临床所见的骨折类型与部位完全一致.[结论]股骨远端肿瘤型假体近端骨折的原因主要与术后股骨假体柄尖端出现高应力分布,且以压力为主有关,呈螺旋形分布；应用切开复位植骨并环抱器内固定是一种可行的临床治疗方法.
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膝关节骨关节炎患者全膝关节置换术中Balansense膝关节应力测量系统的应用
目的 观察膝关节骨关节炎患者全膝关节置换术(TKA)中Balansense膝关节应力测量系统的应用效果.方法 选取因膝关节骨关节炎拟行CR型Genesis Ⅱ假体人工全膝关节置换患者68例(85膝),术中使用Balansense膝关节应力测量系统测量在0°、30°、45°、60°、90°、120°时膝关节内外侧间室的应力分布情况,根据应力差值进行相应软组织张力的调整,采用膝关节损伤与骨关节炎结果评分(KOOS)评价术前及术后6、12个月膝关节功能.结果 所有患者术前及术后6、12个月KOOS分别为(60.0±17.8)、(77.3±20.3)、(85.9±16.6)分,手术前后比较,P均＜0.05.结论 Balansense膝关节应力测量系统有利于术中精确的平衡膝关节周围软组织张力,对TKA后早期效果有显著影响.
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牙周夹板的生物力学研究进展
牙周病是人类牙齿缺失的主要原因,其治疗目的是固定松动牙,分散(牙合)力,减轻牙周支持组织的负担,为牙周组织的愈合创造有利条件.牙周夹板的应用,除可以达到上述治疗目的外,还可改善并提高牙周病患牙的咀嚼效能,减少食物嵌塞,延长患牙的使用寿命等.现将牙周夹板的生物力学原理、有限元分析技术在牙周夹板生物力学研究中的应用以及牙周夹板的材料、形态、类型对应力分布影响等方面的研究进展情况综述如下.
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C2～T1三维有限元模型的建立和验证
目的：建立人体 C2～T1三维有限元模型并进行验证。方法：采集1位健康男性志愿者的颈部 CT 图像，依次采用Mimics 17．0医学图像处理软件、Geomagic 12．0逆向工程软件及 Abaqus 6．13有限元分析软件建立 C2～T1三维有限元模型。约束T1下终板所有节点的全部6个自由度作为边界条件，在齿状突顶点上2 mm 处建立参考点，将其与 C2齿状突所有单元节点耦合。对参考点分别施加±0．5 Nm、±1 Nm、±1．5 Nm、±2 Nm 扭矩，模拟颈椎前屈、后伸、左右旋转、左右侧弯6种运动状态，计算不同条件下颈椎各节段活动度，与以往离体实验和有限元实验结果进行比较，同时观察各种运动状态下模型的应力分布情况。结果：建立的三维有限元模型模拟了 C2～T1共7个椎体、6个椎间盘、5种韧带、6组关节软骨及上下终板，涉及60459个单元、128473个节点。模型在前屈、后伸、左右旋转、左右侧弯6种状态下的活动度与文献中的研究数据基本一致，应力分布与正常颈椎活动时的情况一致。结论：本研究建立的 C2～T1三维有限元模型较为真实地模拟了正常颈椎的几何形态和材料属性，能够较为准确地反映正常颈椎的生物力学特性。
