脑瘫患者痉挛评估研究进展

痉挛型脑瘫患者由于大脑上运动神经元损伤,临床表现为与该受损神经相关的的肌肉肌张力过高。痉挛对于脑瘫儿童的生长发育有很大的影响,正确评定痉挛是医生诊断和制定康复方案的基础。国内外主要的痉挛评估方法分为主观和客观评估,主观评估多为痉挛量表评估,客观评估有生物力学辅助和神经生理辅助评估。对每种评估方法的局限性进行了总结,并在此基础上提出了今后痉挛评估方法的研究方向。     

股骨三维有限元模型的建模方法

有限元分析被广泛地应用于骨科生物力学领域,其为更好的解决骨科生物力学问题,改进医疗产品设计和治疗效果提供了依据.尽管目前有关股骨生物力学的有限元研究有很多,但由于人体自身股骨受力情况复杂且骨组织材料属性影响因素众多,因此,国内外学者在有限分析模型的建模及相关问题的处理上存在很多差异,这会对计算结果的可靠性产生一定影响.根据有限元建模的4个步骤,从4个方面对目前股骨三维有限元模型建模方法和边界条件处理的研究现状进行综述,综述结果对股骨的三维有限元分析具有一定的指导意义.     

可降解下腔静脉滤器的生物力学性能及有限元分析

利用有限元分析和径向支撑力测试,分析不同支撑杆数目对新型生物可降解下腔静脉滤器（inferior vena cava filters, IVCF）的生物力学性能的影响。应用三维建模软件建立支撑杆数目为8, 10, 12的IVCF模型;通过室温拉伸左旋聚乳酸得到其应力-应变曲线,使用Abaqus软件模拟分析3种支架在压握和自扩张过程中的生物力学性能;同时将3种IVCF进行径向支撑力测试。结果表明,3种支架的应力峰值不同,但应力分布趋势相同;其径向支撑力随支撑杆数目的增加而减小,自扩张性能则与之相反;10杆IVCF表现出较好的综合力学性能,经压握后不仅有足够的径向支撑力,而且可以实现自我扩张,对血管壁的损伤最小。     

个体化骨肌多体动力学和有限元联合建模的肩胛骨锁定板生物力学评估方法

为解决难以在体内生理载荷条件下评估植入物力学性能的问题,建立了个体化骨肌多体动力学联合有限元建模方法,在个体抬高运动体内载荷状况下调查肩胛骨骨折板的设计和生物力学性能。以一例个体的相关数据为材料,基于骨肌多体动力学软件Anybody和有限元软件Abaqus,建立与个体上肢相对应的骨肌多体动力学模型和肩胛骨骨折固定有限元模型,模拟右臂外展90°和前屈45°运动;采用骨肌多体动力学方法,预测个体体内所有的肌肉力和关节力,然后将预测的肌肉力和关节力加载至肩胛骨骨折固定有限元模型,调查新设计骨折板的生物力学性能,并与传统重建板进行了对比。结果表明:在右臂外展和前屈运动中,最大盂肱关节接触力分别为428 N和379 N;2.6 mm厚度新设计骨折板的最大范氏应力分别为118 MPa和113 MPa,均小于3 mm厚度重建板的最大范氏应力128 MPa和142 MPa。与传统的植入物失效评估方法相比,个体化联合建模方法增加考虑了个体的解剖差异和体内生理载荷状况,允许在个体日常活动体内载荷下调查植入物的生物力学性能,可为假体设计、医生手术和术后康复提供理论指导。     

颈椎融合器的力学测试及有限元验证

目的:设计一款聚乳酸材质融合器,完成力学测试并判定融合器的可行性.方法:分别对健康的和植入融合器的C5-C6节段羊颈椎进行压缩、前屈、后伸、侧弯实验,得出载荷-位移曲线,比较融合器植入前后颈椎的力学性能;再用万能电子试验机检验融合器的疲劳强度;最后对融合器进行有限元仿真观察应力分布.结果:加入融合器后颈椎的稳定性有所提高;融合器的疲劳强度合格,应力分布合理,未产生应力集中.结论:聚乳酸材质融合器有足够的力学强度,满足力学要求.     

《运动生物力学》多媒体教学中的视觉传达

随着教育技术的日益成熟,交互性良好的多媒体教学不仅突破了传统课堂的限制,而且通过模拟虚拟环境等形式,大大提高了教学效果。《运动生物力学》教学中合理的视觉传达能够很好的模拟体育动作,直接激发学生的学习兴趣,为学生提供了一个全新的学习视角,大大拓宽了教育技术的研究领域。     

基于超弹性模型的牙周膜力学行为数值模拟

为了准确预测牙周膜的力学行为,采用指数超弹性模型对牙周膜剪切实验及临床口腔正畸进行模拟分析,基于连续介质力学理论推导了模型的本构方程和弹性张量,开发了模型的ABAQUS UMAT子程序,并通过指数超弹性模型的本构方程与4组剪切实验数据的拟合获得模型参数.拟合结果表明,指数超弹性模型能够准确描述牙周膜的非线性力学行为.同时,通过有限元分析所获计算结果分别与4组牙周膜剪切实验结果的对比,验证了所开发的牙周膜指数超弹性模型UMAT子程序的正确性.经临床口腔正畸模拟结果显示,在正畸载荷作用下,牙周膜的应力主要集中在牙颈和根尖处.     

ePTFE人工血管管壁结构及其体外性能的试验研究

对国内外两组膨体聚四氟乙烯(ePTFE)人工血管从管壁结构、理化性能和生物力学性能进行对比研究.通过试验研究两组人造血管管壁的宏观及微观结构、表面润湿性、结晶度和融熔温度、周/轴向拉伸、顶破拉伸以及手术线固位强力,对比两组样品的性能差异,并分析了导致差异的可能原因,讨论了管壁结构、理化性能与力学特性之间的关系.研究结果表明,国产和进口ePTFE人工血管试样均为双层结构,两者都有良好的疏水性表面和抗水渗透性.但进口试样具有更加规整均匀的节点和纤维形态结构,有利于人工血管的生物耐久性.     

犁式滑雪转弯膝关节软骨有限元分析

随机挑选200名实验对象,记录他们的基本信息、关节角度和滑行速度,对其中181个有效数据进行分析.根据1名志愿者的MR,CT数据建立了膝关节140°软骨与骨的三维模型.根据运动学分析结果和膝关节解剖学结构定义载荷及约束,在Abaqus 6.14中得出转弯膝软骨应力集中出现的位置.研究结果表明:体重过大、速度过快时应适当增大转弯半径以减少向心力对膝关节软骨施加的应力;犁式转弯的过弯速度应控制在3 m/s之内.     

蹬痕形成和变化的生物力学基础研究

目的蹬痕是起足阶段的主体痕迹,全面了解和掌握其形成过程和机理以及特征变化规律是深入挖掘足迹信息的前提,也是准确进行足迹分析的重要保障。方法利用足底压力测量系统采集人体平地自然行走时足-地相互作用的时间、空间和力学参数,对足与地面接触的全过程进行量化分析,对蹬痕形态特征进行直观观察和比较研究。结果不同年龄人群由于生理机能和运动能力等差异,起足动作、蹬痕反映均有明显差异。结论通过综合分析蹬痕形成过程足-地相互作用的生物力学参数和足迹步态特征,有助于正确理解和应用蹬痕分析年龄等人体自然条件,为侦查提供更加准确的方向。