半骨盆截肢后自体下肢长骨重建坐姿的生物力学研究

利用截肢后废弃的自体长骨重建半骨盆环是一种有效的生物学重建方法,其生物力学性质从未被研究过。本文旨在应用有限元分析方法研究半骨盆截肢后自体骨重建坐骨结节和骨盆环的可行性,对重建骨盆应力分布进行研究。评价了分别使用股骨髁和胫骨平台替代坐骨结节的重建方案,连同完整模型共建立3个有限元模型。对3个模型模拟坐姿进行计算,对vonMises应力比较分析。模型可靠性经过尸体标本应变与位移测试验证。重建骨盆的应力分布与完整骨盆明显不同,股骨髁重建模型应力主要集中在股骨与骶骨左侧耳状面接触处、右骶髂关节和接骨长钉左侧。与重建股骨不同,重建用胫骨最大应力位于胫骨干部,分布面积较大。从生物力学角度看,使用自体下肢骨重建半骨盆环应该优先考虑股骨重建方案。在实际手术设计中也要注意适当增加长钉的直径,并在保证强度的条件下适当降低其刚度。     

胸椎单侧关节突关节切除对稳定性影响的生物力学研究

选用5具新鲜成人尸体脊柱T4/5,T7/8及T11/12脊柱功能单位(FSU),分别切除T4/5,T7/8,T11/12节段的右侧关节突,分别造成3种实验模型(正常脊柱结构、右侧关节突切除外侧1/2,全切除),运用脊柱三维运动实验机测试各模型的稳定性.结果示下胸椎单侧关节突全部切除对脊柱旋转产生影响(P=0.000 755).在胸椎减压手术过程中手术需要保留下胸椎的关节突,如果需要切除时可以辅以内固定系统.     

股骨髁Y形不稳定骨折不同内固定方法的生物力学研究与临床应用

为了对股骨髁 Y形不稳定骨折不同内固定方式进行定量生物力学评价 ,为临床治疗提供理论依据 ,从理论和实验上对股骨髁 Y形骨折 ,用三种不同内固定方法加以固定 ,进行实验应力分析 .发现在受同等载荷条件下 ,L形钢板 -螺栓固定方法内固定最佳 ;单独用 L形钢板内固定次之 ;而只用加压钢板内固定的股骨的强刚度较差 ( P<0 .0 1) .     

皮肤生物力学研究进展

综述了皮肤本构理论和建模方法.讨论了普通材料力学方法、离体生物力学方法和活体生物力学方法下获取软组织力学特性参数的测量技术,包括张力计测量、多轴加载测量、钢印挤压测量、气动吸料测量、超声波测量等,列举了皮肤生物力学在生物医学中的皮肤伸展术和扩张术中的应用进展.最后对皮肤生物力学的发展进行了展望.皮肤的本构理论、建模方法、生物力学实验方法也给其他软组织生物力学研究提供了有益的参考和启发.     

基于双Kinect传感器的三维人体姿态跟踪方法

三维人体姿态估计与跟踪是机器视觉中的热点问题。为了提高人体姿态跟踪的稳定性,以人体关节点自由度向量的方法表示人体运动姿态,使用无迹卡尔曼滤波方法对人体姿态进行跟踪,并搭建了一套基于双Kinect传感器的人体姿态跟踪系统。对比于传统的人体运动捕捉系统,该系统可实现在简单动作下准确稳定的三维人体姿态跟踪,在复杂动作下反映运动过程的特殊性质,并用于运动生物力学的性能评估。     

膝关节前交叉韧带断裂者跑步时的步态分析特征及指导意义

 为明确前交叉韧带（anterior crucitate ligament，ACL）断裂后患者的跑步步态以及合并内侧半月板后角撕裂对其进一步的影响，基于三维运动捕捉分析方法，定量化分析了前交叉韧带断裂患者（8名单纯ACL断裂患者，8名ACL断裂合并内侧半月板后角撕裂患者，22名健康志愿者）的跑步步态改变。研究表明，慢跑时ACL断裂的膝关节主要表现为外源性屈曲力矩显著降低，这不仅与ACL断裂侧伸肌力量减弱有关，且与神经肌肉控制模式改变有关。ACL断裂合并内侧半月板撕裂患者膝关节在慢跑时表现出显著的外旋不稳，分析与内侧半月板后角撕裂降低了对旋转稳定性的控制功能有关。研究提示，ACL断裂患者的康复训练方案应关注并参考其跑步步态的异常，加强屈伸肌及旋转稳定肌群的训练，结合神经肌肉训练，改善其跑步步态异常，降低继发损伤风险。     

足踝矫形器及其生物力学研究进展

 足踝矫形器是以非手术方法解决足踝问题的穿戴器具，可以有效控制足踝位置及运动，减缓关节负载。概述了足踝问题及相关足踝矫形器分别对人体的生物力学影响，探讨了计算生物力学的功能和在足踝矫形器评估中的初步应用。由于足踝生物力学的复杂性和研究技术的局限性，足踝矫形器的设计目前仍主要依据于经验，产品的治疗或康复效果存在很大争议。随着临床影像学以及测量技术和计算生物力学技术的发展，足踝生物力学研究能够更深入全面提供足踝内部和外部的受力环境，并广泛应用于足踝矫形器的设计和评估中。基于此，辅助以3D打印等先进制造技术，足踝矫形器将实现舒适性和功能性兼备的快速个性化定制，在具有良好的矫正效果的同时，其制造周期和成本将大大降低。关键词足踝矫形器；足踝生物力学；足踝损伤；关节应力     

6岁儿童股骨有限元模型的建立及股骨颈损伤的仿真分析

基于6岁儿童解剖学结构,对其下肢的CT扫描数据进行三维几何重构,并利用有限元的建模技术建立6岁儿童股骨的三维有限元模型.通过加载弯矩的仿真实验,模拟交通事故中儿童跌倒状态下的股骨受力情况以及所引起的股骨颈骨折.研究结果表明:6岁儿童在交通事故中跌倒瞬时产生较大的股骨与地面接触力,股骨颈外侧应力最大,易出现骨折现象.仿真结果与以往实验结论相符合并与医学结论吻合,从而验证了模型有效.建立的6岁儿童股骨三维有限元模型可以为跌倒所引起的股骨颈骨折损伤生物力学响应提供理论依据.     

人体生物力学模型建立及在汽车安全中的应用

汽车的发明给人类社会带来了巨大进步和便利,但同时引发的交通事故造成大量的人员伤亡与经济损失.本论文采用医学CT/MRI扫描获得人体主要组织的几何参数,采用有限元仿真分析工具建立人体有限元生物力学模型,结合文献已有的组织材料实验与尸体实验对模型进行仿真验证,模型验证参考了尸体实验数据进行了正面碰撞和侧面碰撞的仿真验证,碰撞中接触力、胸骨位移量、力-位移响应与实验吻合较好.开展了汽车方向盘与胸部碰撞的仿真应用研究,方向盘冲击作用于人体的生物力学响应与损伤特性符合真实事故中的变形规律,能再现肋骨骨折及内脏损伤,模型可应用于汽车碰撞事故中人员的损伤评估研究.     

体操摆动动作系统的结构分析

本文从运动生物力学的角度,对摆动动作结构的传统理论进行深入研究,提出了新的观点,可供体操教学训练参考。(1) 摆动动作系统由准备阶段和完成阶段组成。(2) 准备阶段的任务是储备足够的机械能和肌肉能。主要技术特点:一是把身体抛高,增加重力位能,并远离下摆,增加转动动能;二是身体有关关节或做爆发式的振浪,或做渐进式的折屈动作,提高原动肌群的张力。(3) 完成阶段的任务是合理利用能量准确完成动作。主要技术特点:一是身体有关关节“弯屈--伸展”,使重心靠近转轴;二是身体的“伸展--(弯屈)”,使能量重新分配,巧妙地完成动作。