高分子材料人造血管顺应性的研究

顺应性的匹配问题是高分子材料人造血管生物力学性能中的一个重要问题.作者概述了动、静脉血管顺应性的含义及人造血管顺应性的重要性.重点讨论了人造血管顺应性的力学表征及测试方法.人造血管的生物力学性能表征是指导开发新材料的基础和手段.

载荷下降形式对妇女绝经后骨质疏松模拟结果的影响

目的数值模拟妇女绝经后的骨质疏松,研究载荷下降形式对妇女绝经后骨质疏松模拟结果的影响.方法根据骨重建的力学调控和各向异性理论,结合有限元方法,构建绝经后骨质疏松症的数学模型.结果妇女绝经后,由于肌肉力量的降低和活动量的减少而导致外载荷下降20%时,骨量相对于妇女绝经前丢失25%以上,产生骨质疏松.结论生物学因素和力学因素共同作用的效果导致妇女绝经后的骨质疏松,载荷下降形式对模拟结果基本没有影响.

云纹干涉法对不同层厚比的口腔金瓷修复体界面力学特性的研究

目的金瓷修复体(PFM)兼具金属强度及陶瓷美观的优点,在口腔医学上得到了广泛的应用,但临床上仍常发生脱瓷并且又多发生在界面处,针对这种情况,通过研究不同层厚比的金瓷修复体试件梁的界面强度,以分析其破坏机理,为加工工艺提供参考.方法采用云纹干涉法对界面开有贯穿裂纹和未开裂纹试件进行了四点弯曲实验研究,并与有限元计算结果进行了比较.结果得到裂纹尖端及界面处的位移场、应力场,计算了界面断裂强度及应力等参量,并给出了试件制备、实验方法.结论由于金瓷层厚比的不同导致金瓷横截面中性层位置发生改变,得出金瓷层厚比对金瓷修复体界面强度有很大影响.

人工髋关节承载状况下股骨柄应力的计算与分析

目的建立全髋关节置换术后的三维有限元模型,分析研究股骨柄的应力分布,为临床应用提供理论依据.方法应用目前先进的大型有限元分析软件ABAQUS,对人工髋关节在不同条件下股骨柄的主要力学性能,即应力分布状况进行了较为详细的计算与分析.结果①在不同的边界条件和不同的承载状态下,股骨柄的应力均是随着受力方向α的增大而不断增大.②不同的边界条件对股骨柄的应力值影响较大.③应力值均与承载大小成正比,但应力分布曲线有所不同.结论①接受人工髋关节置换术患者在日常生活中应避免髋关节的活动范围过大(α＜30°);②当仅有下三分之一股骨柄结合良好的情况下,无论承载大小,应力均随受力方向α(α＞25°)的加大而不断的急剧增加,说明在受到意外暴力时容易出现骨折或股骨柄断裂;③当股骨柄与人体股骨结合不良的情况下,即使患者髋关节的活动范围较小,股骨柄的应力值仍较大.

血管粘弹性对(扌衮)法推拿作用下血管切应力的影响

目的研究血管粘弹性对脉动血流在(扌衮)法推拿作用下切应力的影响.方法建立具有局部轴向运动狭窄的粘弹性血管中脉动血流模型.设血液为牛顿流体,血管壁为线性粘弹体.在(扌衮)法推拿作用下血管受水平外力作用形成轴向运动缓变狭窄,血流遵循线化Navier-stokes方程.结果粘弹性血管在(扌衮)法作用下,距离血管入口z=31 cm处的平均切应力、大切应力和瞬时切应力以及大狭窄下游血管段大切应力随着血管粘性系数和手法频率的改变而有较大变化.结论(扌衮)法推拿作用下粘弹性血管的血管切应力有显著变化,这与中医推拿的活血化淤相吻合.

数值求解人体上肢两刚体系统

目的简化人体上肢结构,建立两刚体系统动力学模型,并对其进行数值求解.方法以卡尔登角为广义坐标,运用多刚体动力学理论,建立上肢的动力学方程;运用MATHEMATICA计算软件对方程进行正、反数值求解并进行了比较.结果得到了上肢的两刚体动力学方程和数值解,对比计算结果表明,将已知运动带入方程求得的主动力作为已知力反求得的卡尔登角与已知运动的卡尔登角基本一致,而且在反解时会出现奇点.结论运用MATHEMATICA计算软件求解复杂的上肢两刚体系统方程,相当方便,为免奇点出现,应在适当范围内进行求解,在误差允许的范围内,求得的解是可以接受的.

股骨颈松质骨拉伸应力松弛实验研究

目的研究正常国人新鲜尸体股骨颈松质骨的拉伸粘弹性力学性质,为临床提供生物力学参数.方法对股骨颈松质骨90°、0°、45°方向组试样在Shimadzu AUTOGRAPH电子万能试验机上进行拉伸应力松弛实验.结果得出了股骨颈松质骨90°、0°、45°三个方向的应力松弛数据和曲线,对实验数据进行归一化处理,用对数一元回归分析的方法处理数据,得出了归一化应力松弛函数及曲线.结论股骨颈松质骨组90°方向组应力松弛量大于0°方向组和45°方向组.股骨颈松质骨为各向异性材料.

跖骨缺损及重建的有限元分析

目的比较髂骨、肩胛骨、腓骨重建跖骨缺损的力学效果.方法在足骨骼三维模型上模拟1～3跖骨、4～5跖骨缺损,分别采用髂骨、肩胛骨、腓骨重建.以有限元法计算得到的位移及应力作为评价指标.结果不同跖骨缺损对残足位移及应力影响不同,1～3跖骨全缺损影响大.髂骨重建者大位移和大应力小于肩胛骨、腓骨重建者.结论多组跖骨缺损要修复,从力学角度考虑髂骨是首选的供骨.

锁骨骨折三种内固定方法的生物力学性能比较

目的探讨新研制的防滑锁骨钉在锁骨骨折内固定中的生物力学性能,并与传统的4孔钢板和克氏针内固定方法进行比较,为临床应用提供科学依据.方法采集9具成人新鲜锁骨标本,行中外1/3处锁骨骨折模型,分别采用防滑锁骨钉(PSCN),4孔钢板(4SP)和克氏针(KP)三种内固定方法固定,运用实验应力分析手段测试各组试件的生物力学特性,并进行比较.另设正常锁骨标本组以作对照.结果(1)三点弯曲强度测量,4SP和PSCN组均接近正常标本(P＞0.05),而KP组与正常标本组相差显著(P＜0.05);弯曲刚度测量结果具有相似的规律性.(2)扭转强度和刚度测量表明,4SP和PSCN与正常标本无显著性差异,而比KP固定来得优越(P＜0.05).(3)拉伸试验表明,4SP和PSCN内固定抗拉强度和刚度优于KP内固定(P＜0.05);抗拔力PSCN明显优于KP内固定(P＜0.05).(4)PSCN内固定应力遮挡小,明显优于4SP(P＜0.05).结论PSCN在强度和刚度上均明显优于KP内固定,与4SP相接近,且应力遮挡小,是当前锁骨内固定的理想固定方法.

血管的周向应力计算及其应用

目的推导出生物体内弹性管道的周向应力计算公式.方法采用数学和力学分析方法,对生物体内的弹性管道周向应力σθ计算公式进行了推导.结果根据推算,弹性管道周向应力的近似公式为σθ=△P·r0/D,其中△P为管壁压强,r0为管道平均半径,D为管壁厚度;其数据值的绝对误差为△P/2,相对误差为D/2r0;周向应力准精确公式为σθ=(△Pr0/D-P1+P2/2),其数据值的绝对误差δσ=|△P/2-(P1+P2)D/2t0,相对误差δσθ/σθ=1/σθ|△P/2-D(P1+P2)/2r0|.并发现人体血管中,小动脉壁的周向应力高.结论周向应力的近似公式及其绝对误差的公式简单易行,便于临床应用.人体脉管系统中,高周向应力位于小动脉壁,并导致其易于破裂.

慢性肾衰患者心率变异性改变

目的通过心率变异性(HRV)变化测定,探讨慢性肾功能衰竭(CRF)患者的自主神经活动状况.方法用24小时动态心电图分析系统,对20例健康者,77例CRF患者(其中30例氮质血症,47例尿毒症)心率变异性的时域指标进行对比研究.结果CRF患者心率变异性的测定结果为:SDNN 85.28±19.96,SDANN 75.55±22.47,r-MSSD 19.22±11.82,PNN50 6.7±14.79,各项指标均明显低于健康者(P＜0.01).氮质血症期与尿毒症期心率变异性无明显差别.结论通过HRV时域分析发现,CRF患者有自主神经调节功能紊乱.CRF氮质血症期患者已出现HRV下降,提示CRF患者早期就存在自主神经功能损害.

12～14岁正畸患者骨龄与牙移动速率关系的探讨

目的探讨正畸治疗中骨龄与牙移动速率的关系.方法选择23例需上、下颌双侧第一双尖牙减数矫治的女性患者,年龄12～14岁,平均13.4岁,治疗前均摄左手腕掌指骨片,利用骨成熟度指数计测法测量骨龄.用150g相对恒定力移动同一牙弓内的尖牙,比较尖牙远移速率.结果使用相对恒定力向远中牵移尖牙,尖牙移动的速率存在明显的个体差异.年龄与牙移动速率之间无线性相关关系;而骨龄与牙移动速率间具有线性关系,随骨龄的上升,牙移动速率减慢.结论在相同的正畸力作用下,牙移动速率因人而异,骨龄是影响牙齿移动速率的一个重要因素.

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基于螺旋CT构建人体骨盆三维有限元模型

目的利用作者所在研究所自行开发的两种图像处理软件GETCT和MedGraphics,构建骨盆三维有限元模型.方法CT图像处理、截面轮廓线信息处理、数字有限元分析.结果准确快速的建立了人体骨盆的三维有限元模型.结论利用上述两种软件以及一些现有的软件可以准确,快速地构建人体骨盆的三维有限元模型,并进行计算.有限元分析结果表明该方法可用于构建骨盆有限元模型.

心血管压力反射的Simulink仿真

目的运用Matlab公司的动态仿真工具Simulink,建立颈动脉窦压力反射的仿真模型.方法将颈动脉窦压力反射分为传入通路、传出通路和效应器三个部分来进行数学建模,并与动物实验结果相比较.结果仿真实验和动物实验所得到的压力反射曲线具有良好的一致性,模型分析的结论和实际一致.结论仿真模型构造清晰,具有可扩充性,可以作为动物实验的预研手段.