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腰椎三维有限元模型建立和应力分析

中华医学杂志 2009年第17期89卷 1162-1165页

作者：闫家智吴志宏汪学松邢泽军宋海峰赵宇仉建国王以朋邱贵兴中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院骨科 100730

目的建立完整的腰椎三维有限元模型，并对腰34运动节段的进行了有效性验证和生物力学分析。方法利用交互式医学图像控制系统MIMICS软件对CT图片进行预处理，后导入大型通用有限元软件ABAQUS中建立三维有限元模型。分别建立了腰1-腰5各... 详细信息

目的建立完整的腰椎三维有限元模型，并对腰34运动节段的进行了有效性验证和生物力学分析。方法利用交互式医学图像控制系统MIMICS软件对CT图片进行预处理，后导入大型通用有限元软件ABAQUS中建立三维有限元模型。分别建立了腰1-腰5各椎体及其椎间盘有限元实体，后组合成整体的腰椎和腰34有限元模型，并且还准确的模拟了腰椎的椎间盘、软骨终板、关节突关节以及连接韧带。验证了模型的收敛性，并针对腰34运动单元设置了0．3、0．5、1．0、2．0、4．0mPa5种载荷进行生物力学分析。结果在轴向压力作用下，椎间盘纤维环后部存在着明显的应力集中，并向后外侧传导。最大压应力的部位在髓核和软骨终板的中央，椎弓根是椎体多种应力集中的部位。轴向压力增加，应力成比例增大。结论本研究的有限元模型精确度高，结论符合腰椎的临床特点，较好的模拟了腰椎的生物力学特性。

关键词：人体模型生物应力腰椎

单、双节段腰椎融合致邻近小关节退变的有限元研究

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单、双节段腰椎融合致邻近小关节退变的有限元研究

作者：崔为良福建医科大学

学位级别：硕士

【目的】建立双节段(L3-5、L4-S1)和单节段(L4-5)的腰椎后路减压椎间融合内固定模型,分析各模型在不同载荷下的腰椎小关节的应力情况;从力学上解释对腰椎进行双节段的椎间融合后路内固定术后,与单节段相比,更易加快邻近小关节退变的机... 详细信息

【目的】建立双节段(L3-5、L4-S1)和单节段(L4-5)的腰椎后路减压椎间融合内固定模型,分析各模型在不同载荷下的腰椎小关节的应力情况;从力学上解释对腰椎进行双节段的椎间融合后路内固定术后,与单节段相比,更易加快邻近小关节退变的机制。从而对临床上权衡腰椎融合节段数量方面提供理论依据,并对患者术后的功能锻炼提供理论指导。【方法】利用有限元分析软件Super-Sap将志愿者的腰椎CT图像建成正常腰椎运动节段(L1-S1)有限元模型,在正常模型的基础上分别建立L3-5、L4-5、L4-S1节段腰椎后路减压椎间融合内固定模型。然后分别对三种模型加载包括垂直、前屈、后伸、侧屈及扭转共五个方向的负荷,计算其各自的邻近节段小关节应力变化,并进行相互比较。【结果】1与单节段相比,双节段腰椎椎间融合后路内固定模型的邻近节段小关节的Von Mises应力值在后伸状态下双侧、侧屈状态下同侧及扭转状态下对侧的小关节明显增高(P0.05)。2与单节段相比,双节段腰椎椎间融合后路内固定模型的邻近节段小关节的Von Mises应力值的增加以后伸双侧最明显,侧屈同侧及扭转对侧次之。【结论】1在节段融合固定条件下,双节段腰椎融合内固定比单节段更易加快邻近小关节退变。2双节段腰椎融合术后,为减少邻近节段退变的发生率,尽量少做侧屈及扭转,尤其是后伸运动。

关键词：腰椎融合邻近节段小关节生物应力有限元

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动脉粥样硬化斑块的生物力学分析

动脉粥样硬化斑块的生物力学分析

作者：王练妹南华大学

学位级别：硕士

动脉粥样硬化（Atherosclerosis,AS）斑块的不稳定性及破裂可导致冠状动脉综合征等心血管疾病,而AS斑块失稳破裂过程涉及斑块形态、结构成分及血液条件等多方面因数。同时,在斑块破裂过程中,普遍认为生物力学起着重要的作用。本文是基... 详细信息

动脉粥样硬化（Atherosclerosis,AS）斑块的不稳定性及破裂可导致冠状动脉综合征等心血管疾病,而AS斑块失稳破裂过程涉及斑块形态、结构成分及血液条件等多方面因数。同时,在斑块破裂过程中,普遍认为生物力学起着重要的作用。本文是基于影像学上斑块结构形态,并结合流体力学相关理论,提出了复合斑块模型及有缺陷的斑块模型。有缺陷的斑块模型—纤维帽和脂质核之间存在空穴或微钙化区域、尺度约10微米级的夹层。利用有限元法分析不同生物环境中斑块的应力分布特征。复合斑块模型的数值模拟结果表明:斑块肩部所受应力最大,相应的应力矩最大,其次是沿斑块两肩部连线方向上具有较大的应力分布;在大小不同的连带体斑块中,前部小斑块所受应力相对较大。本模型能较好地解析血管内因动脉粥样硬化斑块的大破裂、形成继发性血栓、爆发急性心肌梗死和脑卒中等心脑血管疾病现象,可为动脉硬化斑块的不稳定性及可能的破裂提供预测。对于有缺陷的夹层斑块模型,除肩部应力较大外,在斑块上的空穴或钙化区域也出现应力集中现象。与均匀夹层的情况相比,有空穴或钙化区域的夹层会引起纤维帽边界处的应力增加2至6倍,导致斑块不稳定,甚至引起纤维帽从脂质核表面剥离而导致斑块破裂,从而增加了斑块不稳定性风险。此模型结果还验证了尸检中的一些现象,即除斑块肩部易破裂外,纤维帽附近的钙化或缺陷位置处也时有发生破裂现象。上述两模型能较好地解释因动脉粥样硬化而引起的一些心血管疾病现象。

关键词：动脉粥样硬化夹层斑块生物应力缺陷失稳破裂有限元法

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生物力学:一门活跃的交叉学科

医用生物力学 2003年第4期18卷 193-194页

作者：樊瑜波四川大学生物力学工程实验室成都610065

生物力学是解释生命及其活动的力学，是力学与医学、生物学等学科相互结合、相互渗透、融合而形成的一门新兴交叉学科，生物力学与医学和生物学各门类的交叉，形成了生物力学分支学科，如血流动力学、心脏力学、细胞力学、骨软组织力学... 详细信息

生物力学是解释生命及其活动的力学，是力学与医学、生物学等学科相互结合、相互渗透、融合而形成的一门新兴交叉学科，生物力学与医学和生物学各门类的交叉，形成了生物力学分支学科，如血流动力学、心脏力学、细胞力学、骨软组织力学、口腔生物力学、康复工程中的生物力学、植物力学等。生物力学对于探索生命特别是医学的发展起到了重要的作用，早在17世纪Borelli《论动物运动》，18世纪Hales、19世纪Frank的关于动脉系统动力学的成果，19世纪Wolff通过骨力学研究提出的关于骨重建和生长的Wolff定律直到今天都在指导着骨、口腔等医学领域中有关矫形、修复等医学实践。现代心血管血流动力学对于探索诸如动脉粥样硬化、高血压、冠心病、心脏瓣膜疾病等疾病的机理和治疗方法都起到了重要作用；冯元桢元先生近来所倡导的应力与生长关系的研究使生物力学研究进入到新的层次。

关键词：生物力学疾病机理治疗方法生物应力交叉学科应用性研究临床应用学科现状

Comparative expression analysis of three genes from the Arabidopsis vacuolar Na^+/H^+ antiporter (AtNHX) family in relation to abiotic stresses

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Chinese Science Bulletin 2007年第13期52卷 1754-1763页

作者： WANG WeiQuan LI Yin ZHANG YiYue YANG CuiPing ZHENG NuoYan XIE Qi State Key Laboratory of Biocontrol School of Life Sciences Sun Yat-sen University Guangzhou 510275 China State Key Laboratory of Plant Genomics Institute of Genetics and Developmental Biology Chinese Academy of Sciences Beijing 100101 China

Na^+/H^+ antiporters (NHX) are ubiquitous transmembrane proteins that play a key role in salt tolerance of plants. In this study, the sequence of 3 Arabidopsis NHX gene (AtNHX2―4) were compared with other AtNHX members. Putative cis-elements analysis identified elements that have been associated with stress responses. The activities of the promoters AtNHX2―4 were studied in transgenic plants carrying corresponding promoter-β-glucuronidase (GUS) fusions. The AtNHX2 promoter-GUS analysis indicated that AtNHX2 was expressed in constitutive pattern with high GUS activity in roots and leaves. AtNHX2 promoter activity was not up-regulated by NaCl or abscisic acid (ABA), in contrast to the AtNHX1 promoter which was previously studied. The AtNHX3 and AtNHX4 promoters showed tissue-specific activities. Strong GUS activity was detected in roots and vascular bundles of the stele in plants carry-ing an AtNHX4 promoter-GUS fusion, and GUS activity increased under salt stress suggesting a func-tion related to salt tolerance. Transgenic plants carrying the AtNHX3 promoter-GUS fusion showed strong GUS activity in petals, stamens and tops of siliques, suggesting a possible role of AtNHX3 in flower and seed development. Results of histochemical analysis suggested that AtNHX2―4 are involved in divergent functions and are differentially regulated under abiotic stress. The structure of AtNHX4 was predicted to include 12 transmembrane regions and a NHX domain. Overexpression of AtNHX4 in Arabidopsis transgenic lines confers greater salt tolerance than in wild type plants. These results suggest that AtNHX4 may encode a putative vacuolar NHX that plays an important role in salt tolerance.

关键词：生物应力耐盐性阿布属植物基因研究

应用三维有限元分析髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险

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生物医学工程学进展 2010年第4期31卷 198-201页

作者：赖震费骏魏威沈健余涌杰浙江省杭州市红十字会医院骨科杭州310003

目的建立人体髋臼骨结核三维有限元模型,探讨不同部位髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险。方法通过正常髋关节CT数据,利用Mimics软件和ANSYS有限元软件,建立正常髋关节三维有限元模型(模型A)、髋臼顶部骨结核(模型B)、髋臼中心部骨结核(模... 详细信息

目的建立人体髋臼骨结核三维有限元模型,探讨不同部位髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险。方法通过正常髋关节CT数据,利用Mimics软件和ANSYS有限元软件,建立正常髋关节三维有限元模型(模型A)、髋臼顶部骨结核(模型B)、髋臼中心部骨结核(模型C)、髋臼前部骨结核(模型D)、髋臼后部骨结核(模型E)三维有限元模型,模拟人体单脚站立进行加载,分析髋臼软骨下骨峰值Von Mises应力和初始微动值。结果建立了正常髋关节和不同部位髋臼骨结核三维有限元模型,各模型含节点269284,三维四面体单元184786个。通过加载分析结果显示:与正常髋关节相比,峰值Von Mises应力,依次增加84%、3%、21%、67%;髋臼软骨下骨初始微动值依次增加66%、11%、17%、29%。结论髋臼顶部结核软骨下骨峰值Von Mises应力和初始微动值最大,塌陷的风险最大。

关键词：有限元模型生物应力髋关节结核

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人与猪升主动脉一维载荷下的生物力学特性

郧阳医学院学报 2004年第2期23卷 68-71页

作者：张一飞黄铁柱张兴华余明华唐杰郧阳医学院解剖教研室湖北十堰442000

目的 :探讨正常成人与不同月龄猪升主动脉一维载荷下的力学特性 ,为猪→人异种心脏移植吻合血管提供必要的生物力学基础。方法 :应用生物软组织力学试验机 ,对 6例成年男性尸体和 4 2例 1～ 7月龄猪升主动脉进行一维载荷的力学试验 ,由... 详细信息

目的 :探讨正常成人与不同月龄猪升主动脉一维载荷下的力学特性 ,为猪→人异种心脏移植吻合血管提供必要的生物力学基础。方法 :应用生物软组织力学试验机 ,对 6例成年男性尸体和 4 2例 1～ 7月龄猪升主动脉进行一维载荷的力学试验 ,由实验数据来拟合材料常数α ,弹性模量dT/dλ。结果 :随着增龄 ,猪升主动脉的材料常数虽有增加 ,但无统计学上的差异 (P >0 .0 5 ) ;7月龄猪升主动脉的弹性模量较其它月龄组高 (P 0 .0 5 )。结论 :从力学角度来讲 ,猪→人异种心脏移植过程中人与猪相应升主动脉的吻合是可行的。

关键词：猪人升主动脉一维载荷生物力学心脏移植术血管吻合生物应力

应用三维有限元分析髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险

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应用三维有限元分析髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险

应用三维有限元分析髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险

第三届骨关节结核临床诊断与治疗进展及其规范化专题研讨会

作者：赖震石仕元费骏魏威胡胜平杭州市红十字会医院骨科

目的建立人体髋臼骨结核三维有限元模型,探讨不同部位髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险。方法通过正常髋关节CT数据,利用Mimics软件和ANSYS有限元软件,建立正常髋关节三维有限元模型（模型A）、髋臼顶部骨结核（模型B）、髋臼中心部骨结核... 详细信息

目的建立人体髋臼骨结核三维有限元模型,探讨不同部位髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险。方法通过正常髋关节CT数据,利用Mimics软件和ANSYS有限元软件,建立正常髋关节三维有限元模型（模型A）、髋臼顶部骨结核（模型B）、髋臼中心部骨结核（模型C）、髋臼前部骨结核（模型D）、髋臼后部骨结核（模型E）三维有限元模型,模拟人体单脚站立进行加载,分析髋臼软骨下骨峰值Von Mises应力和初始微动值。结果建立了正常髋关节和不同部位髋臼骨结核三维有限元模型,各模型含节点269284,三维四面体单元184786个。通过加载分析结果显示:与正常髋关节相比,峰值Von Mises应力,依次增加84%、3%、21%、67%;髋臼软骨下骨初始微动值依次增加66%、11%、17%、29%。结论髋臼顶部结核软骨下骨峰值Von Mises应力和初始微动值最大,塌陷的风险最大。

关键词：有限元模型生物应力髋关节,结核

来源： cnki会议评论

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