骨科有限元分析

4、踝骨及关节
踝关节是由胫、腓骨下端的关节面与距骨滑车构成，故又名距骨小腿关节。胫骨的下关 节面及内、外踝关节面共同作成的“冂”形的关节窝，容纳距骨滑车（关节头），由于滑车 关节面前宽后窄，当足背屈时，较宽的前部进入窝内，关节稳定；但在跖屈时，如走下坡路 时滑车较窄的后部进入窝内，踝关节松动且能作侧方运动，此时踝关节容易发生扭伤，其中 以内翻损伤最多见，因为外踝比内踝长而低，可阻止距骨过度外翻。
踝关节完好、踝关节损伤以及踝关节修复等各种情况下的三维有限元分析模型。 4.2 人踝关节外侧韧带损伤的生物力学分析 问题描述：
踝关节韧带损伤在临床上十分常见，发生率在关节韧带损伤中居第一位，其数量约占整 个运动损伤的 25%，其中内翻扭伤导致踝关节外侧副韧带的损伤又约占踝关节韧带损伤的 85%。因此掌握人踝关节外侧韧带损伤的生物力学行为来指导损伤后临床治疗至关重要。 主要结果：
颈椎椎板切除减压术通过切除双侧椎板达到减压或暴露椎管的目的。由于此术对颈椎结 构破坏较大，故相应的颈椎生物力学改变在所难免，导致术后远期易引起颈椎后凸畸形，对 其产生的机理需有待研究。 主要结果：
椎板切除前后，颈椎的稳定性及各部分韧带的受力情况，以及椎板切除前后，颈椎结构
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牙周膜应力分布，牙齿应力、位移分布情况。 5.6 三维有限元法在颌间牵引方面的研究 问题描述：
在各类正畸力中，颌间牵引力是其中十分重要、应用很普遍的一种。由于颌间牵引被普 遍用于临床，所以在其作用下颌骨及牙齿的受力反应就成为正畸医师应该了解且迫切需要了 解的问题，而牙齿及其颌骨的受力分析是一个非常复杂的问题，而临床实验的实现难度很大， 因此结合有限元技术的数值仿真实验成为攻破这一难题的有力工具。 主要结果：
腰椎间盘摘除后的三维有限元模型、垂直压缩、前伸、后伸、侧弯载荷作用下椎间盘摘
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除后运动节段应力与正常运动节段的比较；
3、寰椎
寰椎：指高等脊椎动物的第一颈椎。寰椎成环形，没有椎体、棘突和上关节突，而由前 弓、后弓和两个侧块构成。侧块介于两弓的侧方，左右各一。每个侧块的上面皆有一个呈卵 圆形的上关节面，上关节面特别大，与枕髁形成寰枕关节。其下面有一呈圆形的下关节面， 与第 2 颈椎的上关节面相关节。此外，前弓的正中后部有一小关节面叫齿突凹，与第 2 颈椎 的齿突相关节。 3.1 人体寰椎三维有限元模型建立 问题描述：
各类术式踝关节融合的三维有限元分析模型；不同融合术式下踝关节的生物力学特性。
5、颌骨
颌，构成口腔上下部的骨头和肌肉组织．上部叫上颌，下部叫下颌． 颌部的骨头为颌 骨．它分为上颌骨和下颌骨。 5.1 人体上下颌骨三维有限元模型建立 问题描述：
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骨质疏松症是中老年人中极易发生的一种骨科疾病。骨质疏松导致人体骨骼脆性增加和 易发生骨折。骨质疏松症患者腰椎与正常人腰椎有何异常，其生物力学特性有何差异，这是 腰椎类病引发的机理之一，也是医患人员关注的热点问题。 主要结果：
骨质疏松症患者与正常人腰椎三维有限元模型以及其生物力学特性。 2.4 腰椎蜕变及腰椎间盘突出的有限元分析 问题描述：
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4.1 人体踝关节三维有限元模型建立 问题描述：
踝关节作为人体下肢的主要关节，是一个铰链关节，主要功能为负重，由内、外踝和距 骨为界构成的一个三面的踝穴组成。由于踝关节所处力学环境及其功能要求使得踝关节成为 最易遭受损伤的关节之一。因此建立踝关节完整、损伤以及重建修复下等各种踝关节三维有 限元模型以便进行生物力学行为分析很有必要。 主要结果：
颈椎三维有限元模型的建立是各类有关颈椎生物力学问题分析的基础，根据研究问题目 的不同，可以分别建立单一椎体或者多阶段椎体有限元分析模型，甚至在此基础上增加肌肉 作用，为精确研究各类颈椎生物力学问题提供了保证。 主要结果：
单一椎体、多阶段椎体以及包含肌肉作用的各种三维有限元分析模型。 1.2 人工椎间盘置换术前后颈椎活动能力的有限元分析 问题描述：
随着交通和建筑业的发展，颈椎损伤有渐增的趋势，颈椎爆裂骨折就是其中一种。通过 分别测定颈椎爆裂骨折前后的运动变化，可以为治疗颈椎损伤提供一些生物力学依据。 主要结果：
正常颈椎关节的活动度以及爆裂骨折后颈椎关节的活动度。
2、腰椎
腰椎：椎体较大；棘突板状水平伸向后方，相邻棘突间间隙宽，可作腰椎穿刺用，关节 突关节面呈矢状位。人体有五个腰椎，每一个腰椎由前方的椎体和后方的附件组成。椎板内 缘成弓形，椎弓与椎体后缘围成椎孔，上下椎孔相连，形成 椎管，内有脊髓和神经通过， 两个椎体之间的联合部分就是椎间盘。它是由纤维环和髓核两部分组成。髓核位于椎间盘的 中央，它是一种富含水分、呈胶冻状的弹性蛋白。在髓核的周围是纤维环，一层层的纤维环 把两个椎体连接在一起，并把髓核牢牢地固定在中央。 2.1 人体腰椎三维有限元模型的建立 问题描述：
踝关节外侧韧带损伤三维有限元分析模型及生物力学特性。 4.3 不同术式踝关节融合三维有限元模拟 问题描述：
在人工踝关节置换术尚未成熟的情况下，踝关节融合术仍是终末期骨关节炎治疗的“金 标准”。尽管踝关节融合手术已发展成为较为成熟的一种治疗手段，但文献报道仍有不愈合 率在 5%~37%，相对于外固定架、髓内钉等其他固定术式，加压螺钉固定因其较高的融合率 以及更少的并发症一直被认为是首先的融合术式。为了进一步研究各种融合术式生物机制以 及更好的指导临床手术，对不同术式踝关节融合进行数字仿真很有必要。 主要结果：
人工椎间盘置换术在颈椎病患者中颇受欢迎，且疗效满意。这主要取决于手术后患者颈 椎活动能力的提高。通过对椎间盘及椎体内应力的改变的研究，可以评价人工椎间盘置换术 对颈椎节段活动及临近节段的生物力学特性的影响。也为临床手术疗效的预测提供参考。 主要结果：
人工椎间盘临近节段的椎间盘及椎体内应力大小及改变情况，人工椎间盘置换术后颈椎 活动能力的评价。 1.3 椎板切除后的生物力学特性分析 问题描述：
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骨科有限元分析介绍
1、颈椎
颈椎，指颈椎骨。颈椎位于头以下、胸椎以上的部位。颈椎共有七块颈椎骨组成，除第 一颈椎和第二颈椎外，其他颈椎之间都夹有一个椎间盘，加上第七颈椎和第一胸椎之间的椎 间盘，颈椎共有 6 个椎间盘。每个颈椎都由椎体和椎弓两部分组成。椎体呈椭圆形的柱状体， 与椎体相连的是椎弓，二者共同形成椎孔。所有的椎孔相连就构成了椎管，脊髓就容纳其中。 颈椎又是脊柱椎骨中体积最小，但灵活性最大、活动频率最高、负重较大的节段。 1.1 人体颈椎（一节与多阶段）三维有限元模型的建立 问题描述：
下腰痛是现代社会中一种常见病和多发病，是导致劳动力丧失的主要原因之一，而椎间 盘退行性变是引起下腰痛的常见原因。目前常用的治疗椎间盘退变的方法为椎间盘摘除，但 手术的远期效果不佳，主要是椎间盘摘除改变了正常腰段脊柱的生理形态和生物力学机制。 因此需要进一步的具体研究椎间盘摘除后腰椎生物力学特性，以便为临床手术提供指导。 主要结果：
下颌切除手术是目前较受欢迎的一种整形整容方式，利用有限元技术可以完成术前术后 预测，对手术具有指导意义。 主要结果：
术后位移变形分布等信息。 5.5 考虑实体牙周膜时种植体作用下颌骨受力分析 问题描述：
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种植体支抗技术是近年来出现的一种新型支抗技术。由于微螺钉种植体植入区域选择广 泛，从而为临床矫治力系的选择设计带来灵活性。研究表明，牙周膜对牙体应力具有一定缓 冲作用，因此考虑实体牙周膜时种植体作用下颌骨受力分析，可以较好地反映牙齿受力瞬间 的移动趋势，以及牙周膜的受力情况，具有实用的指导意义。 主要结果：
快速、精确的三维有限元建模是进行准确计算的基础，模型的几何相似性、力学相似性 网格的划分直接影响生物力学的计算结果。下颌骨的结构组成较复杂，几何形态不规则，这 给其三维有限元建模带来了一定困难。因此，如何快速准确的建立下颌骨三维有限元模型是 进行下颌骨生物力学分析的首要问题。 主要结果：
下颌骨三维有限元模型。 5.2 下颌支矢状骨劈开术的数字仿真 问题描述：
失状骨应力、应变、位移等信息 5.3 下颌骨体部缺损腓骨重建有限元分析 问题描述：
下颌骨体部缺损腓骨重建是下颌骨重建手术的重要方法之一，通过有限元模拟的结果， 可以了解腓骨重建下颌骨后下颌骨及移植骨应力分布特征，为临床下颌骨修复重建提供力学 参考。 主要结果：
下颌骨应力、应变、位移，骨连接处应力、应变、位移，手术钛板、钛钉应力分布等信 息 5.4 下颌切除手术模拟 问题描述：
2.2 人工腰椎间盘置换术前后腰椎活动能力的有限元分析 问题描述：
人工椎间盘置换术不仅在颈椎病中得到应用，在腰椎病中也得到了很好的应用。为了 让人工腰椎间盘置换术在临床上取得更好的疗效，就必须要了解人工腰椎间盘的生物力学特 性，以及人工腰椎间盘置换术前后腰椎的活动能力。 主要结果：
人工腰椎间盘优化设计后的参数数据；人工腰椎间盘置换术前后腰椎的活动度对比结 果，以及对手术疗效的评价。 2.3 骨质疏松症患者腰椎的有限元分析 问题描述：
近年来大量国内外学者将计算机数字仿真技术应用于 SSRO 的临床手术操作及基础研 究中，随着有限元技术在骨创伤和骨愈合领域的应用，使得对 SSRO 术后下颌骨各部位的应 力状态可以进行精确的分析。在建立完整下颌骨模型的前提下，利用三维建模软件实现下颌 骨失状骨劈开术的模拟，结合有限元软件进行力学分析，以验证手术方案的可行性。 主要结果：
寰椎骨折及横韧带损伤都会影响寰椎的活动度及稳定性，其治疗方法一般采用固定寰椎 结构方式进行治疗。不同的寰椎固定方式带来的手术效果也不一样，其中常用的有头颈胸石 膏固定、头颈支具、Halo vest 支架以及种植螺钉等等。寰椎固定后生物力学特性是评价手 术成功与否的关键因素。 主要结果：