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DDH患者全髋关节置换中股骨偏心距对骨肌多体动力学和接触力学的影响
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作者 陈夕辉 柴伟 +2 位作者 高永昌 张志峰 靳忠民 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期225-231,共7页
目的探讨先天性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患者全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)中股骨偏心距的生物力学影响。方法以1例CroweⅣ型DDH女性患者的相关数据为材料,基于骨肌多体动力学软件AnyBody,... 目的探讨先天性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患者全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)中股骨偏心距的生物力学影响。方法以1例CroweⅣ型DDH女性患者的相关数据为材料,基于骨肌多体动力学软件AnyBody,建立与患者对应的个体化THA下肢骨肌多体动力学模型,分析股骨偏心距在±20 mm内变化时髋关节力、外展肌力的改变。同时建立不同偏心距下股骨-S-ROM假体动态有限元模型,由骨肌模型计算的不同偏心距下水平匀速行走步态内的动态载荷被加载至相应的有限元模型,对S-ROM假体柄与袖套之间的应力、接触应力和微动进行分析。结果股骨偏心距±20 mm内的变化对髋关节力峰值影响较小,股骨偏心距减小会导致外展肌力峰值显著增加,股骨偏心距增大会导致柄的最大应力、接触应力和微动显著增加。结论 DDH患者THA中股骨偏心距改变对外展肌力和假体最大应力、接触应力与微动影响显著,医生应予以考虑。 展开更多
关键词 先天性髋关节发育不良 全髋关节置换 动力学 有限元分析 生物力学
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 预览
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作者 范勋健 陈瑱贤 +3 位作者 曹卓 夏志辉 陈军 靳忠民 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期168-176,共9页
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An... 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。 展开更多
关键词 肩胛锁定板 内载荷 动力学 有限元 生物力学
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老年健康个体的运动特征研究 预览
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作者 王航辉 宋依芯 +2 位作者 朱正飞 任玉炳 朱文侠 《延安大学学报:医学科学版》 2019年第2期17-22,共6页
目的 从生物力学的角度评估日常活动对老年人的定量影响,为其提供针对性的日常生活指导。方法 采集7例健康老年个体水平行走和起立过程的运动并进行骨肌多体动力学分析,7名健康青年作为对照组。采用独立样本t检验比较老年组与对照组在... 目的 从生物力学的角度评估日常活动对老年人的定量影响,为其提供针对性的日常生活指导。方法 采集7例健康老年个体水平行走和起立过程的运动并进行骨肌多体动力学分析,7名健康青年作为对照组。采用独立样本t检验比较老年组与对照组在水平行走以及坐立起身过程中的运动学和动力学参数的统计学差异。结果 老年组水平行走时步行周期较对照组组增大14.8%(P<0.01),跨距减小17.3%(P<0.02)。水平行走过程中老年组个体差异较大,踝关节力比对照组大14.3%(P>0.05),是老年人中多发踝关节疼痛的主要原因。起立过程中地面反作用力之和较对照组更大,竖直方向加速度增大,采用双手叉腰起身时双腿对称性更接近1(P<0.02)。结论 老年人运动能力减弱,步速降低,跨距减小,踝关节力增大,起立过程的竖直加速度增大,双腿对称性更优。 展开更多
关键词 老年人 运动特征 步态分析 动力学
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膝骨性关节炎合并内翻畸形患者运动特征研究 被引量:1
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作者 朱正飞 王玲 +7 位作者 李涤尘 王航辉 靳忠民 王志远 惠曙国 陈塍林 张述 李文娇 《生物医学工程学杂志》 CSCD 北大核心 2018年第1期38-44,共7页
为研究膝骨性关节炎合并内翻畸形患者术前生物力学群体特征,用于比较患者术前术后步态延续性及进行术后康复指导,本文采集9例患者水平行走和坐立-起身过程的步态,并进行骨肌多体动力学分析。本文研究结果显示,水平行走时试验组下肢运动... 为研究膝骨性关节炎合并内翻畸形患者术前生物力学群体特征,用于比较患者术前术后步态延续性及进行术后康复指导,本文采集9例患者水平行走和坐立-起身过程的步态,并进行骨肌多体动力学分析。本文研究结果显示,水平行走时试验组下肢运动功能减弱,试验组非手术侧膝关节平均活动范围为22.5°~71.5°,拟置换侧膝关节平均活动范围为24.4°~57.6°,而对照组膝关节平均活动范围为7.2°~62.4°。单侧膝内翻患者完成坐立-起身过程时的下肢地面反作用力对称度介于0.72~0.85,非手术侧下肢起主要支撑作用。双侧膝内翻患者坐立-起身时地面反作用力之和最小。尽管单侧膝内翻患者采用非手术侧下肢过量负载的代偿方式能完成术后日常活动,但长期过量负载容易增加非手术侧下肢膝关节罹患膝骨性关节炎风险。对膝骨性关节炎合并内翻畸形患者完成日常活动的运动学和生物力学特征进行研究,有助于从生物力学角度理解内翻膝的发病机制,对患者的术前评估、预防和术后恢复具有较强的临床指导意义。 展开更多
关键词 膝关节性关节炎 内翻膝 步态分析 动力学
老年与青年下肢关节生物力学特征研究 预览
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作者 王航辉 宋依芯 +5 位作者 韩为华 朱正飞 李涤尘 靳忠民 刘西纺 朱文侠 《实用骨科杂志》 2018年第12期1089-1092,共4页
目的应用三维步态分析系统评估日常活动中老年人与青年人的差异性,分别为其提供针对性的日常生活指导。方法老年组10例健康老年人,其中男3例,女7例;年龄平均(69±12.42)岁。青年组10例健康青年人,其中男6例,女4例;年龄平均(26.29... 目的应用三维步态分析系统评估日常活动中老年人与青年人的差异性,分别为其提供针对性的日常生活指导。方法老年组10例健康老年人,其中男3例,女7例;年龄平均(69±12.42)岁。青年组10例健康青年人,其中男6例,女4例;年龄平均(26.29±2.29)岁。应用Vicon运动分析系统与骨肌多体动力学软件比较运动学和动力学参数。结果老年组水平行走时步行周期较青年组增大,跨距减小(P<0.01)。水平行走过程中老年组个体间差异较大(P>0.05),老年组的踝关节合力峰值大于青年组(P<0.05)。结论三维步态分析在指导老年人日常生活保护有较好的实用价值。老年人应适当增加运动锻炼,可行步态矫正训练与矫形鞋垫等超早期干预。 展开更多
关键词 老年人 青年人 生物力学 日常生活 动力学
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基于术后髋骨CT数据重建个性化骨肌多体动力学模型及步态仿真 预览 被引量:1
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作者 李兴 王洪福 +3 位作者 罗伟 成博 王俊元 刘峰 《中国组织工程研究》 北大核心 2017年第35期5685-5690,共6页
背景:髋骨体内受力复杂,需要更高效、准确的方法进行有限元分析.目的:构建与患者术后髋骨相对应的个性化骨肌多体动力学模型并进行步态仿真,探究患者术后髋骨的生物力学行为.方法:根据患者术后髋骨CT数据,在MIMICS中进行三维重建,在G... 背景:髋骨体内受力复杂,需要更高效、准确的方法进行有限元分析.目的:构建与患者术后髋骨相对应的个性化骨肌多体动力学模型并进行步态仿真,探究患者术后髋骨的生物力学行为.方法:根据患者术后髋骨CT数据,在MIMICS中进行三维重建,在Geomagic Studio完成实体化和位置匹配并在 Hypermesh 中网格化.利用 AnyBody 软件建立患者个性化骨肌多体动力学模型,模拟正常人平地行走时的动作,导出髋骨在整个运动过程中受到的肌肉力、关节力和关节力矩,将导出的数据作为有限元分析的边界条件,在软件Abauqus上计算步态过程中髋骨受到的应力、应变的大小及其集中部位.结果与结论:①关节力在2.1 s时,髋关节3个方向关节力的最大值分别为600,2000,100 N;②髂骨关节几乎只有在Y方向受力,最大值为1000 N;③髋关节所受最大应力在30%步态周期处约为12 MPa,最大相对位移为0.5 mm;④结果表明,患者术后髋骨所受应力较大的部位主要集中在骶髂关节附近、髋臼后上方、髂骨中央、耻骨上方,术后髋骨所受应力较正常髋骨偏大,患者在康复过程中应注意活动强度. 展开更多
关键词 科植入物 数字化 有限元 动力学 步态周期 国家自然科学基金
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全膝关节置换个体化患者右转步态的骨肌多体动力学仿真 被引量:8
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作者 陈瑱贤 王玲 +1 位作者 李涤尘 靳忠民 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期397-403,共7页
目的 构建个体化患者全膝关节置换(total knee replacement,TKR)的骨肌多体力学模型,模拟患者下肢右转步态时体内膝关节的生物力学行为。方法 以1位具体患者的相关数据为材料,基于骨肌动力学仿真软件Any Body及其依赖于力的运动学建... 目的 构建个体化患者全膝关节置换(total knee replacement,TKR)的骨肌多体力学模型,模拟患者下肢右转步态时体内膝关节的生物力学行为。方法 以1位具体患者的相关数据为材料,基于骨肌动力学仿真软件Any Body及其依赖于力的运动学建模方法,建立与患者相对应的TKR下肢骨肌多体动力学模型,并对患者的右转步态进行模拟。通过逆动力学分析右转步态,同时预测患者膝关节接触力、关节运动、肌肉活性和韧带力。结果模型预测的胫骨-股骨关节内、外侧接触力的均值均方根误差分别为285、164 N,相关系数分别为0.95和0.61,预测的髌骨接触力均值最大值为250 N。模型预测的接触力和肌肉活性与患者实验测量结果基本一致。此外,模型预测的胫骨-股骨的伸展弯曲、内外旋和内外翻运动的均值分布范围分别为3°-47°、-3.4°-1.5°、0.2°--1.5°,胫骨-股骨的前后、上下和内外侧平移的运动范围分别为2.6-9.0 mm、1.6-3.2 mm、4.2-5.2 mm。模型还预测了内、外侧旁系韧带力和后交叉韧带力,其最大值分别为190、108、108 N。结论 所开发的模型能够预测人工膝关节体内生物力学行为,为后续研究膝关节假体临床失效问题提供强有力的计算平台。 展开更多
关键词 人工膝关节 全膝关节置换 右转步态 动力学 接触力 肉活性
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