学术投稿

正常人足踝部有限元模型的构建研究

刘清华;余斌;金丹;张美超;胡岩君;王丹;罗吉伟

关键词:足, 踝, 有限元分析, 生物力学, 数字化技术
摘要:目的 研究足踝部有限元模型的构建方法,为足踝部生物力学提供一个数字化研究平台. 方法 获取一名30岁男性志愿者的右足螺旋CT扫描图像,利用Mimics软件重建出足踝部28块骨骼及外围软组织的三维结构,通过Solidworks处理后导入Ansys的Workebench模块,建立足踝部三维有限元模型.在模型中还通过解剖和文献数据模拟建立各关节软骨、韧带、跖筋膜、小腿骨间膜,然后模拟踝关节正常站立状态下受力,选择相应边界条件进行加载分析. 结果建立了一个包含骨与外围软组织等复合结构的正常人体右足三维有限元模型,相埘客观地反映了人体足踝部的基本解剖结构和力学特性.模拟人体站立状态垂直加载600 N载荷于胫骨下端的上截面,踝关节胫骨下关节面应力主要分布于中部及前外侧,大应力为3.97 MPa,平均接触应力为1.52 MPa,接触面积为343.6 mm~2. 结论本研究所建立的止常人体足躁部三维有限元模型经验证结果可靠,可进一步用于足踝部损伤的研究.
中华创伤骨科杂志相关文献
  • 经皮椎体增强术治疗骨质疏松性压缩性骨折远处疼痛的价值

    目的 分析骨质疏松性压缩性骨折椎(责任椎)远处疼痛的发生率,评估经皮椎体增强术治疗责任椎远处疼痛的价值. 方法 回顾性研究2006年12月至2008年8月采用椎体增强术(经皮椎体成形术或经皮后凸成形术)治疗的104例骨质疏松性压缩性骨折患者术前出现责任椎远处疼痛的部位和程度,手术前、后疼痛程度和活动能力评分分别采用视觉模拟法(VAS)和口常生活能力法(ADL)评分. 结果 104例患者术前共48例(46.2%)发生责任椎远处疼痛,主要分布存骶尾部和臀部(26.0%),其次在腹部和剑突下(10.6%),再次在胸廓外侧、肋骨和胸前(9.6%).患者总体VAS评分从术前(8.9±0.8)分下降至术后(2.9±1.4)分,筹异有统计学意义(t=37.410,P=0.000);ADL评分从术前(4.1±0.6)分下降争术后(2.0±0.7)分,差异有统计学意义(t=25.331,P=0.000).其中发生责任椎远处疼痛患者VAS评分从术前(8.8±0.9)分下降至术后(2.8±1.5)分,差异有统计学意义(t=23.722,P=0.000);ADL评分从术前(4.2±0.7)分下降至术后(2.0±0.7)分,差异有统计学意义(t=15.373,P=0.000). 结论责任椎远处疼痛足骨质疏松性压缩性骨折常见的临床表现,是椎体源性的牵涉痛,主要发生在骶尾部和臀部.椎体增强术可有效缓解由椎体骨折导致的责任椎远处疼痛.

    作者:王立;郭东明;侯之启 刊期: 2010年第02期

  • 附加伤椎固定的微创经皮椎弓根螺钉(Sextant)治疗胸腰椎骨折

    目的 比较附加伤椎固定的微创经皮椎弓根螺钉(Sextant)与传统跨伤椎微创经皮椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折的疗效.方法自2007年9月至2009年3月,对35例胸腰椎骨折患者采用微创经皮Sextant固定系统进行回顾性分析,根据固定方式分为跨伤椎微创经皮内固定组(4钉组,21例)和附加伤椎内固定组(6钉组,14例),分析两组围手术期相关指标以及后凸畸形矫正情况.结果 所有患者获得9~24个月(平均12.0个月)随访.4钉组与6钉组在手术时间、术中出血量、术后住院时间、术后使用镇痛药比例及术后伤口疼痛评分方而差异均无统计学意义(P>0.05);两组术后Cobb角、矢状位指数、伤椎前缘和后缘高度的恢复均较术前有改善,差异均有统计学意义(P<0.05);两组手术前后伤椎前缘及后缘高度改善度比较差异均有统计学意义(P<0.05);术后伤椎前缘高度改善度与后缘高度改善度两组比较差异均有统计学意义(P<0.05);其余各影像学指标间差异均无统计学意义(P>0.05).4钉组出现断钉1例,无螺钉松动;6钉组未出现螺钉松动及断钉现象. 结论微创经皮Sextant内固定技术操作简便、安全可靠,具有创伤小、出血少、疼痛轻、恢复快、住院时间短等优点,附加伤椎微创经皮内固定较跨伤椎的微创经皮内固定在矫正伤椎前缘、后缘高度方面有较大优势.

    作者:王洪伟;李长青;周跃;张正丰;王建;初同伟 刊期: 2010年第02期

  • 公立医院改革试点指导意见获原则通过

    国务院总理温家宝2日主持召开国务院常务会议,讨论并原则通过<关于公立医院改革试点的指导意见>,决定按照先行试点、逐步推开的原则,由各省(区、市)分别选择1至2个城市或城区开展公立医院改革试点.

    作者: 刊期: 2010年第02期

  • 三椎体六枚椎弓根螺钉固定治疗胸腰椎单椎体爆裂性骨折

    对于胸腰椎单椎体爆裂性骨折常规行短节段椎弓根螺钉内固定技术,即伤椎的上位正常椎体和下位正常椎体各使用2枚椎弓根螺钉(3椎体4枚螺钉)固定进行纵向撑开,达到复位,术中易出现复位高度不够,术后恢复过程中出现内固定失败,复位高度丢失.

    作者:徐跃根;杨亚东;黄志海;蒋毅;卢厚微 刊期: 2010年第02期

  • 2009年中华医学科技奖颁发

    作为我国医药卫生行业高科技奖项,中华医学科技奖(2009)颁奖大会近日在上海国际会议中心举行.中共中央政治局委员、上海市委书记俞正声,全国人大常委会副委员长桑国卫等获奖代表颁奖.

    作者: 刊期: 2010年第02期

  • 后路经皮椎弓根螺钉经伤椎固定治疗胸腰椎骨折

    目的 通过与切开短节段置入椎弓根螺钉内固定系统相比较,探讨经皮椎弓根螺钉经伤椎固定治疗胸腰椎骨折的可行性. 方法 2004年11月至2005年8月前瞻性将34例胸腰椎骨折随机分为两组(n=17),分别采用后路经皮椎弓根螺钉经伤椎固定(经皮组)和切开短节段置入椎弓根螺钉内固定系统治疗(切开组),比较两组手术时间、出血量、伤椎前缘高度比值和后凸Cobb角的恢复情况、平均复位丢失率以及并发症情况. 结果术后所有患者随访13~21个月,平均18个月.经皮组手术时间平均(130±11)min,与切开组[(129±9)min)]比较差异无统计学意义(t=0.171,P=0.870).经皮组术中出血量平均(120±37)mL,与切开组[(287±31)mL]比较差异有统计学意义(t=-14.141,P<0.05).经皮组伤椎前缘高度比值平均从术前52.1%±5.8%恢复至术后95.5%±2.2%,后凸Cobb角平均从术前16.2°±1.7°恢复至术后5.7°±0.8°,平均复位丢失率为11.2%±1.2%,与切开组(13.1%±0.6%)相比差异均有统计学意义(P<0.05).两组均未出现医源性神经根损伤及其他手术相关并发症. 结论后路经皮椎弓根螺钉经伤椎固定是治疗不需椎管减压的胸腰椎骨折的较好方法,其与传统切开短节段固定手术相比,疗效好,患者恢复快.

    作者:张强;纪玉清;胡樵;焦峰;韩磊祥;黄勇 刊期: 2010年第02期

  • 血清神经元特异性烯醇化酶与急性脊髓损伤程度的相关性研究

    目的 通过监测急性脊髓损伤患者血清神经元特异性烯醇化酶(NSE)含量的变化,探讨血清NSE与脊髓损伤程度间的关系. 方法 自2007年4月至2008年1月,用酶联免疫吸附法动态监测41例急性脊髓损伤患者血清NSE含量,其中男24例,女17例;年龄21~67岁,平均43.8岁.脊髓损伤部位:颈髓损伤7例,胸髓损伤13例,采髓损伤21例.对急性脊髓损伤患者伤后血清NSE水平与正常血清标本NSE进行比较,并与脊髓损伤程度进行相火性分析;对血清NSE与评价脊髓损伤程度的影像学指标(MRI和CT)进行比较. 结果正常血清标本NSE为(7.16±1.77)μg/L.急性脊髓损伤患者伤后第1、2、3、5、7天血清NSE分别为(7.77±1.77)、(15.04±10.37)、(22.77±8.58)、(20.55±8.39)、(7.48±2.11)μg/L,第2、3、5天血清NSE值与正常对照标本比较差异均有统计学意义(P<0.05).急性脊髓损伤患者伤后第1、2、3、5、7天血清NSE与急性脊髓损伤程度均呈相关(P<0.05).伤后第2、3天血清NSE与脊髓损伤程度的相关性高于MRI评分,伤后第2、3、5天血清NSE与脊髓损伤程度的相关性高于CT评分. 结论血清NSE水平与脊髓损伤程度呈正相关,对血清NSE的检测可反映脊髓损伤程度.

    作者:王华;杜远立;向选平;邓桂 刊期: 2010年第02期

  • 《柳叶刀》撤销麻风腮疫苗致不良反应论文

    英国著名医学期刊<柳叶刀>2日正式声明,撤销英国肠胃病学研究者安德鲁·韦克菲尔德1998年发表的关于麻疹-风疹-腮腺炎三联疫苗(MMR疫苗)会引起儿童肠道疾病和孤独症的论文,该论文导致英国MMR疫苗接种率下降和麻疹发病率上升.

    作者: 刊期: 2010年第02期

  • 从压力中拯救自己de10招

    你有没有感到快要被逼疯了,来自工作的、家庭的压力让你喘不过气来,那么在压力威胁到你的健康之前,想想办法,拯救自己吧!1.一次只担心一件事情:女人的焦虑往往超过男人.

    作者: 刊期: 2010年第02期

  • 踝关节稳定性因素及损伤修复的相关研究

    踝关节扭伤是常见的运动损伤~([1]),多见于外侧(85%),韧带联合损伤约占10%,因为踝关节骨折或脱位时,单独的内侧三角韧带损伤很少,仅占5%.近一次流行病学研究发现在急诊和意外伤害患者中,踝关节扭伤占14%~([2]);在美国大学生运动员中踝关节韧带损伤也是常见的运动损伤~([3]).

    作者:余敏;李雨佳;王万春 刊期: 2010年第02期

  • 研究称人生存在衰老临界点可致人一夜变老

    据国外媒体报道,是否觉得自己一夜之间老了十岁?这听起来有点离谱,但新研究表明一夜变老并非妄想.研究发现,一个人到了一定年纪,皮肤搞御衰老的能力会直线下降,人就会一夜变老.

    作者: 刊期: 2010年第02期

  • 术中即时三维导航在后凸成形术中的应用

    目的 探讨应用术中即时三维导航行后凸成形术(PKP)治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折的方法、疗效及适应证的选择. 方法 2006年4月至2009年8月在术中即时三维导航引导下行经皮穿刺PKP 15例(44个椎体).比较手术前、后视觉模拟法(VAS)评分、伤椎前后缘高度及伤椎Cobb角变化. 结果 15例患者术后第1~2天均可佩戴胸腰骶支具下地活动,VAS评分、伤椎前后缘高度及Cobb角均较术前明显恢复,差异均有统计学意义(P<0.05).术中穿刺针及工作通道置入位置准确,未发现椎弓根穿破的患者,围手术期无肺柃塞、神经功能障碍等并发症发生.所有患者随访3~14个月,平均7.1个月;未次随访X线片示骨折愈合良好,未发现手术节段椎体再次塌陷. 结论应用术中即时三维导航行PKP可以明显提高手术的精确度和安全性,简化手术步骤,减少辐射的危害和手术并发症,疗效肯定.行PKP治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折时,如存在多发骨折(≥3个椎体)、中上胸椎骨折、骨折压缩严重或严重骨质疏松等情况,应考虑应用术中即时三维导航进行辅助.

    作者:纬骁;田伟;刘波;李勤;张贵林;袁强;刘亚军;孙玉珍 刊期: 2010年第02期

  • 如何正确合理规范地使用脊柱外科新技术

    近20年来,由于积极引进和吸收国外的先进技术,我国脊柱外科得到了进一步的发展与进步,新技术的涌现给脊柱外科带来了机遇与挑战.应用各种新型影像学检查、新的内置物、融合与非融合技术、微创技术等对患者的处理方法产生了变化,明显地提高了诊疗水平,缩短了与发达国家间的差距.

    作者:唐天驷 刊期: 2010年第02期

  • 下颈椎牵张屈曲型损伤手术入路的选择及疗效分析

    目的 回顾性分析不同手术入路治疗下颈椎牵张屈曲型损伤的疗效. 方法 回顾性分析自2002年8月至2008年8月手术治疗的30例下颈椎牵张屈曲型损伤患者,根据不同类型、是否合并椎间盘损伤和术前牵引复位情况选择不同的手术方法,其中前路手术7例,后路手术5例,前后联合入路手术18例.分析3组的损伤节段Cobb角、椎体水平移化的变化、神经功能恢复(Frankel评分)、融合时间、融合率、手术时间以及并发症情况. 结果所有患者获得5~24个月(平均8个月)随访,均获得骨性愈合,无内置物松动发生.所有患者Frankel评分术前平均为1.67分,术后为2.22分.术前Cobb角平均为7.78°,术后为1.79°;水平位移术前平均3.67 mm,术后恢复到0.53 mm.前后联合入路手术时间和出血量与单纯前路或后路手术比较筹异均有统计学意义(P<0.05),但在融合时间、Cobb角、椎体水平移位、融合率、神经功能恢复、并发症等方面差异均无统计学意义(P>0.05),且3组手术前后的Cobb角、椎体水平移位和神经功能恢复方面差异均有统计学意义(P<0.05). 结论根据不同损伤情况选择不同手术入路治疗下颈椎牵张屈曲型损伤均可取得满意的疗效.手术入路的选择应根据关节突脱位、是否可以复位以及椎间盘损伤等情况综合考虑.

    作者:蔡卫华;张宁;刘永明;殷国勇;胡志毅;曹晓建;金正帅 刊期: 2010年第02期

  • 卫生部召开二零一零年全国医政工作会议

    2010年全国医政工作会议1月28至29日在江苏南京召开.卫生部副部长马晓伟、江苏省副省长何权、江苏省政府副秘书长朱步楼出席会议.

    作者: 刊期: 2010年第02期

  • Catheter fabric椎体后凸成形术的初步临床应用

    目的 探讨Catheter fabric椎体后凸成形术的初步临床应用效果. 方法 2007年12月至2008年3月6例不同病因的椎体骨折患者接受Catheter fabric椎体后凸成形术治疗,其中男1例,女5例;平均73.2岁(54~82岁),4例为骨质疏松性椎体骨折,1例为胃癌术后椎体转移,1例为多发性骨髓瘤.6例患者共有10个骨折椎体,其中T_51椎,T_(10) 1椎,T_(11),2椎,T_(12) 4椎,L_1 2椎.测量术前、术后2 d及末次随访时X线片椎体前缘高度变化;术后CT扫描判断骨水泥住椎体内的分布;采用视觉模拟法(VAS)评分及Oswestry功能障碍指数(ODI)评分综合评估手术疗效. 结果随访12~21个月,平均16.3个月,伤椎前缘高度比值由术前平均(44.5±3.1)%恢复至术后(72.7±2.5)%,差异有统计学意义(P<0.05),随访时为(71.4±2.1)%,与术后比较差异无统计学意义(P>0.05).VAS及ODI评分术前分别为9.1±1.7、87.3±12.7,术后分别为2.3±0.6、30.4±7.9,差异均有统计学意义(P<0.05);随访时分别为2.1±0.3、29.9±6.7,与术后比较差异均无统计学意义(P>0.05).骨水泥在椎体内分布均匀,无渗漏;无椎体再骨折. 结论 Catheter fabric椎体后凸成形术安全,近期疗效满意,可用于不同病因的椎体骨折.

    作者:杨惠林;Hansen A Yuan;王根林;梅昕;孟斌;姜为民;陈亮;唐天驷 刊期: 2010年第02期

  • Quadrant通道下单节段固定治疗胸腰椎骨折的初步研究

    胸腰椎骨折是临床上常见的创伤性疾病,后路跨节段切开复位内固定术是治疗非稳定性骨折的主要方法之一.为增加骨折的稳定性,伤椎椎弓根螺钉内固定也成为当前较为流行的固定方式~([1-2]).

    作者:滕海军;王亮;郭志良;张大海;范丽静;王时东;张伟 刊期: 2010年第02期

  • 后路全脊柱截骨与重建矫正胸腰椎骨折手术失败后后凸畸形

    胸腰椎骨折临床多见且呈上升趋势,其中有神经症状和脊柱不稳者需要手术治疗,绝大多数手术效果良好,但仍然有部分手术失败造成脊柱后突畸形,甚至严重畸形.

    作者:张智;陈宇;蔡奇霖;汪凡栋;郑佳壮;康小平 刊期: 2010年第02期

  • 2010年版《中国药典》7月1日起施行

    2010年2月1日,第九届药典委员会第三次委员大会暨2010年版<中国药典>编制工作总结会在北京召开.

    作者: 刊期: 2010年第02期

  • 脊柱脊髓损伤手术治疗发展概述

    人类医学的发展经历了三个主要阶段.第一阶段是医巫同源的阶段,在远古时期,人类对于自己身体的认识很少,觉得和大自然的一切一样神秘,认为是天神的创造,从事医疗的人和从事祭祀天神的神职人员经常是同一个人.

    作者:田伟 刊期: 2010年第02期

中华创伤骨科杂志

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主办:中华医学会