一、踝關節(jié)骨折三維有限元模型的建立（論文文獻綜述）
張鑫,解品亮,費瀾,邵偉榮,徐小平,沈寶良,殷勇[1]（2021）在《旋后外旋型踝關節(jié)損傷有限元模型建立及外踝完整性對后踝關節(jié)面的力學變化分析》文中研究指明目的:建立旋后外旋型踝關節(jié)損傷三維有限元模型,通過外踝是否完整分析所對應的應力數(shù)據(jù),得到后踝關節(jié)面受力的特點。方法:選取正常人旋后位非負重狀態(tài)的踝關節(jié)薄層CT圖像,建立包含韌帶的踝關節(jié)三維數(shù)據(jù)模型,進行有效性驗證后,采用有限元方法對不同程度的損傷合并外踝骨折與否進行分析,施加載荷得到不同的踝關節(jié)應力值及后踝關節(jié)面的壓力分布。結果:施加載荷時,應力最大值位于脛腓前韌帶脛骨附著點。通過去除脛腓前韌帶,外踝保留完整,應力最大值位于脛腓后韌帶脛骨附著點為271.2 MPa,后踝關節(jié)面壓力最大值為2.626MPa。當構建外踝骨折后,加載同樣力時,應力最大值位于腓骨骨折面為82 MPa,后踝關節(jié)面壓力最大值為7.787MPa。外踝完整進一步去除脛腓后韌帶,應力最大值位于距腓后韌帶腓骨附著點為132.7 MPa。當構建外踝骨折后,應力最大值位于腓骨骨折面為82.72 MPa;后踝關節(jié)面壓力最大值為8.022 MPa。結論:旋后外旋型踝關節(jié)損傷外踝重建對后踝關節(jié)面應力變化具有重要意義,當外踝重建完成后能夠明顯減小后踝關節(jié)面的壓力分布,此時后踝骨折及脛腓后韌帶穩(wěn)定性重建意義將凸顯。
湯運啟[2]（2021）在《基于高速熒光透視成像的運動鞋幫高對足踝側切動作影響的生物力學研究》文中研究表明研究目的:足踝損傷是籃球運動中最常見的損傷之一,可能影響運動員的職業(yè)生涯,影響大眾正常生活,甚至致殘,嚴重影響生命質量。該損傷多發(fā)于踝關節(jié),且多見于人體進行側切動作時。高幫運動鞋作為常用的保護足踝的裝備,理論上可以通過限制足踝的活動范圍而預防損傷。但是實際運動中高幫運動鞋對人體運動時足踝中的踝關節(jié)和距跟關節(jié)內部骨骼間相對運動和韌帶應變真實和精確的影響卻存在爭論。爭論的源頭在于運動鞋遮擋了足踝運動的采集,采取植入骨釘?shù)姆绞讲杉沲走\動具有侵入性,在鞋上打孔又破壞了鞋體結構,傳統(tǒng)三維運動捕捉系統(tǒng)通過鞋上貼點的方式又僅能獲取鞋相對于小腿的運動。種種限制使得學者們無法獲得在體足踝六自由度的真實且精確的運動,使該問題一直處于猜測和推論階段。解決該問題將有助于深層次探討引起足踝損傷的潛在危險因素,以及運動鞋對足踝損傷防護的作用。因此,本研究旨在:（1）為研究人員選擇適合的足踝運動測試方法提供理論依據(jù);（2）增加對側切動作中在體踝關節(jié)和距跟關節(jié)內部骨骼相對運動和韌帶應變等足踝運動學特征的認識,進一步探究運動鞋的鞋幫高度對踝關節(jié)和距跟關節(jié)骨骼和韌帶運動損傷風險的影響;（3）通過獲取在體踝關節(jié)外側副韌帶張力和踝關節(jié)和距跟關節(jié)反作用力等足踝動力學特征,進一步探討運動鞋的鞋幫高度對足踝損傷風險的影響。研究方法:本研究共招募16名籃球運動愛好者,采用傳統(tǒng)三維運動捕捉系統(tǒng)（Motion Capture System,Mocap）、三維測力臺和高速雙平面熒光透視成像系統(tǒng)（Dual Plane Fluoroscopic Image System,DFIS）同步采集受試者在裸足、穿著低幫和高幫籃球鞋完成90°側切動作中的足踝運動學和動力學數(shù)據(jù)。通過磁共振成像技術（Magnetic Resonance Imaging,MRI）獲取受試者足部的斷層掃描圖像并對足踝的骨骼進行建模,結合二維/三維配準技術獲取側切動作完整的踝關節(jié)和距跟關節(jié)六自由度運動的數(shù)據(jù),根據(jù)MRI圖像在骨骼上標記的韌帶起止點位置建立韌帶模型,并在骨骼配準的基礎上使用自編程序進行韌帶長度和應變的計算。使用opensim模型仿真的方法進一步計算踝關節(jié)外側副韌帶張力、踝關節(jié)和距跟關節(jié)反作用力。使用雙因素重復測量方差分析方法檢驗測試方法和鞋幫高度對評價跟骨相對脛骨旋轉運動的影響,使用單因素重復測量方差方法對踝關節(jié)和距跟關節(jié)六自由度運動學參數(shù)、踝關節(jié)外側副韌帶應變、韌帶張力和踝關節(jié)、距跟關節(jié)反作用力等指標進行統(tǒng)計分析,采用Bonferroni法進行事后檢驗,顯著性水平設為0.05。研究結果:（1）Mocap測得受試者完成側切動作中跟骨相對脛骨運動的跖背屈活動度、內外翻活動度顯著大于DFIS的測試結果（P<0.05）,而內外旋活動度小于DFIS的測試結果（P<0.05）。（2）與裸足相比,受試者穿著低幫和高幫籃球鞋完成側切動作中踝關節(jié)最大背屈角、跖背屈活動度和最大外旋角顯著減?。≒<0.05）;距跟關節(jié)的最大跖屈角、跖背屈活動度、最大內翻角、內外翻活動度、最大內旋角、內外旋活動度等指標顯著減?。≒<0.05）,跟腓韌帶最大應變顯著減小（P<0.05）;與裸足相比,穿著高幫鞋時距腓前韌帶的應變和應變率及距腓后韌帶的應變顯著減?。≒<0.05）。與低幫籃球鞋相比,受試者穿著高幫籃球鞋完成側切動作中的踝關節(jié)和距跟關節(jié)六自由度運動數(shù)據(jù)和踝關節(jié)外側副韌帶應變均無統(tǒng)計學差異（P>0.05）。（3）與裸足相比,受試者穿著低幫和高幫籃球鞋時跟腓韌帶最大張力顯著減?。≒<0.05）,穿著高幫籃球鞋時距腓后韌帶最大張力顯著減小（P<0.05）;與裸足和穿著低幫鞋相比,受試者穿著高幫鞋時踝關節(jié)和距跟關節(jié)內外側方向的關節(jié)反作用力顯著增大（P<0.05）。研究結論:（1）Mocap系統(tǒng)測得的跟骨相對脛骨運動的結果與DFIS測得的結果存在差異。與DFIS相比,Mocap系統(tǒng)會高估踝關節(jié)的跖屈/背屈、內翻/外翻活動度,低估內旋/外旋活動度。（2）與裸足相比,健康人穿著運動鞋完成側切動作時可以給踝關節(jié)提供更多的支撐和保護;與穿著低幫籃球鞋相比,穿著高幫籃球鞋并不能顯著減小足踝的活動和踝關節(jié)外側副韌帶應變,因而穿著高幫鞋完成側切動作時并不能減少足踝損傷的風險。（3）與裸足和低幫籃球鞋相比,穿著高幫籃球鞋完成側切動作時的踝關節(jié)和距跟關節(jié)側向剪切力顯著增大,籃球運動中頻繁的側切動作可能會增大足踝關節(jié)面的磨損。
羅浩[3]（2021）在《新型脛骨遠端前外側鎖定鋼板的三維有限元模型建立及生物力學研究》文中研究指明目的:通過有限元分析以及生物力學測試實驗比較新型脛骨遠端前外側鎖定鋼板與L形脛骨遠端前外側鎖定鋼板治療脛骨遠端骨折時的生物力學特性,為新型脛骨遠端前外側鎖定鋼板將來應用于臨床提供理論依據(jù)。方法:1.基于正常成人下肢CT掃描數(shù)據(jù),利用相關軟件建立Rüedi-Allg?wer III型Pilon骨折（相當于OA43/C3型脛骨遠端骨折,關節(jié)內骨折）三維有限元模型。再分別使用新型脛骨遠端前外側鎖定鋼板與L形脛骨遠端前外側鎖定鋼板對骨折模型進行裝配固定,應用有限元軟件Ansys分別對兩組骨折-裝配模型分別進行不同軸向力及扭轉力的加載,比較兩種模型在不同載荷情況下內固定及脛骨骨折模型的所承受應力的大小和分布以及骨折位移等情況。2.選取12根人工合成脛骨模型,統(tǒng)一制作為距離脛骨遠端關節(jié)面25mm-35mm處的1cm橫行骨缺損以模擬脛骨OA43/A3型骨折（關節(jié)外骨折）。將12根骨折模型隨機分成兩組,分別使用新型脛骨遠端前外側鎖定鋼板（觀察組）與L形脛骨遠端前外側鎖定鋼板（對照組）對骨折模型進行相同的復位固定操作。所有模型皆在相同的力學測試機上測試,對兩組鋼板-骨折實體模型分別施加最大值為1000N的軸向載荷、最大扭矩為5N·m的扭轉載荷以及大小為100N-800N的循環(huán)軸向載荷（動態(tài)壓縮疲勞試驗）進行非破壞性生物力學測試實驗,比較兩組鋼板的軸向剛度與最大扭轉角度以及測試是否能通過動態(tài)壓縮疲勞測試。結果:1.在模擬施加軸向載荷加載時,相較于L型鋼板-骨折裝配模型來說,新型鋼板-骨折裝配模型中的模型整體承載應力、脛骨承載應力、骨折塊位移相對較小,內固定承載應力較大,兩組模型內固定應力主要集中于脛骨遠端骨折線周圍,其中新型脛骨遠端鋼板整體應力分布相對更均勻。在扭轉載荷加載下,相較于L型鋼板-骨折裝配模型來說,新型鋼板-骨折裝配模型中的模型整體承載應力、內固定承載應力較大,而脛骨承載應力、骨折塊位移相對較小,新型鋼板應力集中于鋼板頭體交匯部分,鋼板遠端近骨折線處應力分布相對較少,L形鋼板應力集中于鋼板遠端內側與骨折線相接處,且應力集中更為明顯。2.在軸向載荷靜態(tài)壓縮試驗中,結果顯示觀察組鋼板壓縮剛度（638.16±166.56 N/mm）大于對照組鋼板壓縮剛度（339.69±43.56 N/mm）,差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）,靜態(tài)徑向扭轉試驗結果顯示,觀察組中新型脛骨遠端鋼板最大扭轉角度（5.88±0.48°）小于對照組中L形鋼板最大扭轉角度（6.56±0.53°）,差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。兩組鋼板均通過了加載大小為100N-800N,頻率為5 Hz,持續(xù)重復100萬次循環(huán)的正弦載荷動態(tài)疲勞測試,且未出現(xiàn)鋼板斷裂跡象。結論:在治療復雜脛骨遠端骨折時新型脛骨遠端鋼板相對于L型脛骨遠端鋼板在抗壓縮和抗扭轉方面的能力更強,脛骨、內固定系統(tǒng)及骨折面的應力分布更合理,骨折塊移位更小。因此,可認為新型脛骨遠端鋼板對脛骨遠端骨折較為適用且具有較好生物力學性能,優(yōu)于傳統(tǒng)外側L型鋼板固定的效果,可為今后的臨床應用提供一定的生物力學依據(jù)。
李昌[4]（2021）在《四種內固定方式固定脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折有限元分析》文中提出背景:脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折是一種特殊類型的復合骨折,發(fā)病率高,常發(fā)生于低能量創(chuàng)傷中。由于脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折其受傷機制,導致后踝骨折移位常不明顯,在常規(guī)X線中不易被發(fā)現(xiàn)漏診率較高。脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝大塊骨折時創(chuàng)傷性關節(jié)炎的發(fā)生幾率大大增加。當目前脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折的治療方法尚無統(tǒng)一的治療方案,主要治療方案有:脛骨髓內針加后踝鋼板、脛骨髓內針加后踝空心釘、脛骨微創(chuàng)鋼板加后踝鋼板、脛骨微創(chuàng)鋼板加后踝空心釘。目前,四種固定方式中那種內固定方式最好,臨床尚無定論。臨床上存在四種內固定方式的臨床療效研究較多,缺乏有限元模擬生物力學效果研究。目的:通過建立脛骨髓內針加后踝鋼板、脛骨髓內針加后踝空心釘、脛骨微創(chuàng)鋼板加后踝鋼板、脛骨微創(chuàng)鋼板加后踝空心釘四種內固定治療脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折的生物力學模型,通過有限元生物力學分析軟件進行應力分析,為脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折的臨床治療提供依據(jù)。方法:使用有限元三維有限元軟件創(chuàng)建脛骨中下1/3螺旋形骨折和占脛骨遠端關節(jié)面50%的后踝骨折模型并在骨折模型附加脛骨髓內針加后踝鋼板、脛骨髓內針加后踝空心釘、脛骨微創(chuàng)鋼板加后踝鋼板、脛骨微創(chuàng)鋼板加后踝空心釘四種脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折的四種生物力學模型。然后分別施加四組模型相應的約束和載荷（垂直軸向應力1000N;扭轉應力10N）,模擬人體脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝大塊骨折手術后在兩同運動方式下的受力及位移,得出實驗結果進行對比分析。實驗設置標準為:（1）脛骨中下1/3骨折斷端及后踝骨折斷端骨折移位大于1mm不利于骨折愈合,而骨折移位大于2mm則可增加創(chuàng)傷性關節(jié)炎的發(fā)生幾率;（2）脛骨髓內針及鎖釘、脛骨鋼板及螺釘、后踝空心釘、后踝鋼板及螺釘應力大于450MPa可導致內固定物不可逆性形變;內固定物應力大于600MPa可導致內固定物斷裂;（3）脛骨骨折端應力大于120MPa可造成骨折端骨質應力吸收。結果:將Ansys17.0輸出的脛骨髓內針結合后踝鋼板、脛骨髓內針結合后踝空心釘、脛骨微創(chuàng)鋼板結合后踝鋼板、脛骨微創(chuàng)鋼板結合后踝空心釘四種內固定的數(shù)據(jù)進行對比分析得出:（1）骨折移位對比四組內固定方式下脛骨中下1/3骨折合并后踝骨折的斷端移位數(shù)值均小于1mm,未達到1mm和2mm的設置標準。（2）四組不同內固定方式在兩種不同荷載下,四組內固定方式在骨折斷端應力數(shù)值均小于120Mpa的設置標準。但脛骨髓內針加后踝空心釘組的后踝骨折斷端應力較其他三組應力明顯減小。（3）四組不同內固定方式在兩種不同荷載下,四組內固定方式的脛骨內固定物應力最大數(shù)值均小于450Mpa,四組內固定方式都未達到450Mpa和600Mpa的設置標準。脛骨髓內針加后踝空心釘組的內固定物應力最大值較其他三組減小。結論:（1）四種不同內固定方式在兩種不同力的負載下的得到的結果均未超過本文中設定的標準,都沒有出現(xiàn)明顯骨折移位及斷釘斷鋼板等情況。（2）脛骨髓內針加后踝空心釘組在骨折斷端應力及內固定應力分布上對于其他三組更具有優(yōu)勢,所以這組固定的穩(wěn)定性上高于其他兩組。（3）脛骨髓內針加后踝空心釘組的應力云圖顯示本組應力分布較其他三組分布更均勻,抗軸向及扭轉加載能力更好,相對來說脛骨髓內針加后踝空心釘組更具有優(yōu)勢,而且手術方法也更加微創(chuàng)。
路鵬程[5]（2021）在《3D打印踝足緊密接觸型外固定支具的數(shù)字化設計、計算機仿真分析及臨床應用》文中研究表明背景:踝關節(jié)骨折是創(chuàng)傷急診中最常見的骨折類型之一,以穩(wěn)定型骨折最為多見,臨床首選石膏外固定治療。然而長時間石膏固定常伴隨一系列并發(fā)癥,嚴重降低患者滿意度和依從性,影響患者療效和生活質量。隨著3D打印技術廣泛應用于康復輔具,其在國內外研究均顯示出較好的臨床療效,降低因長時間佩戴所致的各類并發(fā)癥。由于擔憂石膏外固定的穩(wěn)定效能,臨床實踐中傾向選擇手術治療,增加了患者痛苦和醫(yī)療支出。最新臨床證據(jù)顯示,新型緊密接觸型石膏固定技術在踝關節(jié)骨折中取得較好的臨床療效,目前國內開展尚不廣泛?；诖?迫切需要研發(fā)一種基于3D打印的新型踝足緊密接觸型外固定支具,提高患者治療療效,減少相關并發(fā)癥。研究目的:本研究擬整合緊密接觸型石膏固定技術與3D打印技術的優(yōu)勢,通過計算機仿真分析和拓撲結構優(yōu)化技術,設計一款可拆卸、精準解剖匹配和輕便透氣的3D打印踝足緊密接觸型外固定支具,實現(xiàn)骨折區(qū)域穩(wěn)定外支撐,降低常見并發(fā)癥發(fā)生率,并探索一條新型數(shù)字化康復支具研發(fā)思路。研究方法:根據(jù)緊密接觸型石膏固定技術與可拆卸康復支具設計原理,計算機輔助設計3D打印踝足外固定支具模型。通過穩(wěn)定型踝關節(jié)骨折的計算機仿真分析平臺,施加高負荷運動載荷后,觀察踝足外固定支具的安全性和有效性。開展OptiStruct模塊拓撲優(yōu)化外固定支具輕量化設計,降低支具重量,確定支具最佳鏤空區(qū)域。并開展不同鏤空結構的實驗室機械力學測試確定所需最優(yōu)鏤空方式,最終形成數(shù)字化3D打印踝足外固定支具的設計模型及流程工藝。繼而開展對比傳統(tǒng)石膏固定的臨床應用研究,探索新型3D打印踝足緊密接觸型外固定支具的療效、安全性及患者滿意度。結果:計算機仿真分析結果顯示3D打印外固定支具可有效分散骨折區(qū)域應力,維持踝關節(jié)骨折區(qū)域穩(wěn)定性。拓撲優(yōu)化發(fā)現(xiàn)設計體積分數(shù)30%為最佳約束條件,并選擇梅花狀鏤空結構作為最優(yōu)鏤空結構。對比傳統(tǒng)石膏固定,新型3D打印外固定支具在滿意度評分C-QUEST 2.0上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)石膏組,二者評分差值為 11.3±1.5（95%CI 8.0 to 14.6;p=0.000<0.05）。同時 3D 打印外固定支具也取得與傳統(tǒng)石膏固定相似的臨床療效,兩組踝關節(jié)功能評分OMAS差值為8.3±8.57（95%CI-10.8 to 27.5;p=0.354>0.05）。兩組中均未發(fā)現(xiàn)明顯嚴重的并發(fā)癥,但3D打印組未出現(xiàn)皮膚問題、關節(jié)僵硬和肌萎縮等傳統(tǒng)組中常見并發(fā)癥。結論:3D打印踝足外固定支具在穩(wěn)定型踝關節(jié)骨折治療中療效肯定,患者滿意度較高,可作為臨床治療的一種數(shù)字化方案。
徐曉丹[6]（2021）在《基于等幾何方法的踝關節(jié)生物力學模擬與分析》文中研究指明踝關節(jié)作為人體最末端的主要承重關節(jié),其復雜的解剖結構和運動機制,使得踝關節(jié)運動損傷較為常見。生物力學作為生物與力學的交叉,能夠幫助醫(yī)生更好地了解人體的力學傳遞機制以及損傷機理。有限元方法應用于踝關節(jié)生物力學模擬分析,可以有效地模擬拉伸、扭轉等力學實驗,從而解決踝關節(jié)力學模擬問題,幫助醫(yī)生進行快速診斷和治療。但是,由于踝關節(jié)模型的復雜性,難以獲得韌帶等組織的真實模型,導致模型精確度降低。本文提出使用雙源CT數(shù)據(jù)集進行踝關節(jié)力學模擬分析。首先使用該數(shù)據(jù)集進行韌帶分割,提取各個韌帶三維模型,然后對提取后的骨和韌帶模型進行踝關節(jié)三維模型重建得到有限元模型,最后對踝關節(jié)有限元模型進行有效性驗證。在相同加載條件下,相較于以往的踝關節(jié)有限元分析,本文提出方法的計算結果與以往文獻實際數(shù)據(jù)吻合程度更高,驗證了本文提出方法的有效性。此外,有限元方法存在分析與幾何模型脫節(jié)、單元間連續(xù)性低以及網格劃分耗費時間長等問題。因此,針對上述問題,本文提出將等幾何方法引入到踝關節(jié)生物力學分析中,通過采用體參數(shù)法構建踝關節(jié)的體參數(shù)化模型,將構建的踝關節(jié)各個曲面片作為一個單元組裝到全局剛度矩陣,最后通過進行等幾何分析得到踝關節(jié)受力傳遞情況。通過實驗對比,驗證了等幾何分析方法進行踝關節(jié)力學模擬的有效性。最后,結合實際需求設計并實現(xiàn)踝關節(jié)力學模擬分析系統(tǒng)。系統(tǒng)調用等幾何分析方法,使用該系統(tǒng)對踝關節(jié)基于等幾何方法進行力學模擬分析,最終輸出各種受力情況下踝關節(jié)各個部位的變化情況。臨床醫(yī)生可以通過該系統(tǒng),研究韌帶對踝關節(jié)穩(wěn)定性的影響以及模擬分析其它生物力學特性問題。
賴嘉恒[7]（2021）在《跟骨SandersⅡB型骨折雙平行螺釘不同角度內固定模型的有限元分析》文中研究表明目的建立跟骨SandersⅡB型骨折雙平行螺釘與跟骨長軸成角內固定模型和雙平行螺釘與跟骨長軸平行內固定模型,并對兩種模型進行同樣條件下的有限元分析,分析對比雙平行螺釘與跟骨長軸成角和與跟骨長軸平行兩種內固定方式的骨塊與內固定物生物力學情況,為臨床跟骨SandersⅡB型骨折治療提供理論依據(jù)。方法將獲取的健康成年男性踝關節(jié)CT數(shù)據(jù)導入Mimics軟件進行跟骨網格化模型的三維重建,通過Geomagic軟件對網格化模型進行擬合曲面等處理后,轉化為跟骨實體模型,導入Solidwork軟件中建立跟骨SandersⅡB型骨折模型,并在骨折模型上建立雙平行螺釘兩種不同角度內固定的模型,分別為平行雙螺釘與跟骨長軸之間成角和平行雙螺釘與跟骨長軸平行兩種內固定術后模型,最后導入ANSYS 17.0進行有限元分析,通過設定相應的邊界條件,并對兩種模型均進行有限元素分割后,分別對兩種模型施加垂直地面向下600N的力,以有限元分析計算,探究不同角度固定方式下骨折塊的位移程度、應力分布及內固定物的形變程度、應力分布等。結果本研究建立了數(shù)種仿真模型,包括:跟骨模型,跟骨SandersⅡB型骨折模型,跟骨SandersⅡB型骨折雙平行螺釘與跟骨長軸成角內固定模型及跟骨SandersⅡB型骨折雙平行螺釘與跟骨長軸平行內固定模型。并對跟骨骨折內固定模型進行了完整的有限元分析條件設定。雙平行螺釘與跟骨長軸成角和與跟骨長軸平行這兩組模型的骨折塊最大位移點均位于跟骰關節(jié)處,總位移峰值分別為0.19955mm和0.17815mm,均<1mm。雙平行螺釘與跟骨長軸成角和與跟骨長軸平行這兩組模型的骨折塊整體應力峰值分別為98.618MPa和79.382MPa,均位于設置為與地面固定的跟骨結節(jié)處,兩組模型的骨折斷面最高應力均位于大骨折塊的骨折面,位置均在兩組模型均在跟距關節(jié)底部皮質骨骨折線處,大小分別為19.424MPa和20.994MPa。但無論是模型整體應力還是骨折斷面應力,高應力區(qū)范圍均小,應力分布均較為均勻,且大部分應力小。雙平行螺釘與跟骨長軸成角和與跟骨長軸平行這兩組模型的螺釘形變峰值分別為:0.12938mm和0.16293mm。兩組模型的螺釘形變均呈現(xiàn)出上方螺釘形變<下方螺釘形變,且雙螺釘形變最大值均為位于下方螺釘靠近跟距關節(jié)面頂端,即固定小骨折塊部分的末端。其中螺釘與跟骨長軸成角組中上下兩枚螺釘形變程度較為接近,而螺釘與跟骨長軸平行組中下方螺釘形變程度遠大于上方螺釘,下方螺釘釘頭端形變程度大。雙平行螺釘與跟骨長軸成角和與跟骨長軸平行這兩組模型的螺釘應力峰值分別為:39.596MPa和47.489MPa;螺釘與大骨折塊骨折面相交處最大應力為8.124MPa和7.7081MPa;螺釘與小骨折塊骨折面相交處最大應力為4.343MPa和4.6912MPa。兩組內固定方式的螺釘整體應力均呈現(xiàn)出足背面靠近施壓面的應力高,向兩邊應力遞減趨勢。螺釘與跟骨長軸成角組中,上方螺釘與大、小骨折塊交界處應力較為均勻,交界處的高應力區(qū)域只出現(xiàn)在下方螺釘與骨折面的交界處,而螺釘與跟骨長軸平行組中,上下兩枚螺釘均在與骨折面的交界處出現(xiàn)高應力區(qū)域。結論對跟骨SandersⅡB型骨折進行雙平行螺釘內固定治療時,無論是螺釘與跟骨長軸平行進釘,還是與跟骨長軸成角進釘,均能有效維持復位效果,促進骨折的愈合。而在術后單足靜止站立條件下,與跟骨長軸成角的進釘方式使螺釘?shù)膽Ψ植几泳鶆?峰值更小,致使其整體形變均勻,最大形變程度更小,具有更小的退釘、斷釘風險及更好的內固定物穩(wěn)定性、安全性。使用有限元分析方法對骨折模型進行生物力學研究,具有可重復性,較好的仿真性,以及足夠的可信度,能為臨床中各手術方式的選擇提供生物力學參考。
楊捷[8]（2020）在《基于并聯(lián)外固定器械的踝關節(jié)骨折被動康復方案研究》文中指出面向踝關節(jié)骨折患者的被動康復實際需求,本文以并聯(lián)外固定器械為平臺和載體,系統(tǒng)開展了被動康復方案整體設計,踝關節(jié)運動模型建立,并聯(lián)外固定器械運動學逆解及康復過程有限元仿真等研究工作,全文主要成果如下:1.基于并聯(lián)外固定器械的踝關節(jié)骨折被動康復方案整體設計。以并聯(lián)外固定器械復位的踝關節(jié)骨折為研究場景,結合臨床上持續(xù)被動運動（CPM）康復理念,提出了踝關節(jié)骨折被動康復的整體方案。方案以6-UPS并聯(lián)外固定器械為康復的平臺和載體;以NDI Optotrak Certus三維動態(tài)測量系統(tǒng)為正常踝關節(jié)運動捕捉設備;以康復軌跡映射外固定器械動平臺運動,基于并聯(lián)機構運動學逆解求出支鏈長度;利用有限元軟件模擬被動康復過程,篩選并優(yōu)化康復軌跡。2.正常踝關節(jié)運動模型建立與運動規(guī)律描述。通過運動測定實驗的差異性分析,證明踝關節(jié)運動存在普適性規(guī)律?；趦韧怩准鈽擞浳锏奈恢米鴺?求出踝關節(jié)等效運動軸線的變化規(guī)律,即跖屈/背伸運動時為定軸線運動,自由運動等其他形式運動軸線呈“對頂圓錐”狀分布;以踝關節(jié)中心為參照,求出踝關節(jié)運動角度范圍,即跖屈/背伸為-31.4°～33.8°,內翻/外翻為-45.0°～30.6°,內收/外展為-25.0°～21.7°;以踝關節(jié)形心坐標為基礎求出踝關節(jié)運動軌跡的邊界,即正常踝關節(jié)形心的運動軌跡包含于邊界包絡而成的半橢球狀曲面上。3.踝關節(jié)骨折被動康復生物力學分析。以踝關節(jié)運動規(guī)律為基礎,選取跖屈/背伸和內翻/外翻運動曲線作為骨折被動康復軌跡,并進行曲線擬合與離散化處理。通過閉環(huán)矢量法求出并聯(lián)外固定器械運動學逆解,計算在動平臺不同位姿下外固定器械六根支鏈的長度。通過Mimics對患者CT掃描平片三維重建,獲得內踝骨折狀態(tài)ANSYS踝關節(jié)有限元模型。使踝關節(jié)有限元模型按照康復軌跡進行運動,模擬被動康復過程,并通過骨折斷端應力閾值來判斷康復軌跡的有效性。基于有限元仿真結果,篩出康復軌跡無效部分,并生成優(yōu)化后的并聯(lián)外固定器械支鏈調節(jié)參數(shù)。本文從踝關節(jié)運動測定入手,提出了正常踝關節(jié)運動的總體描述,并從中篩選出被動康復軌跡,進而實現(xiàn)了外固定器械的位姿映射以及康復過程的有限元仿真,可促進踝關節(jié)骨折患者盡早開展術后功能康復,為并聯(lián)外固定器械骨折復位與康復的一體化提供研究思路與理論支持。
賈夢洋[9]（2020）在《基于有限元法和THUMS模型的踝關節(jié)損傷機制研究》文中研究指明目的:踝關節(jié)損傷是法醫(yī)學實踐中常見的損傷類型,由于其解剖結構較為復雜,確定致傷方式和損傷機制是法醫(yī)學實踐中的難點問題。高墜和交通事故是法醫(yī)病理學實踐中常見的導致踝關節(jié)損傷的原因。本研究應用數(shù)值計算模擬的方法重建摔跌和撞擊情況下踝關節(jié)損傷響應過程,通過分析生物力學指標變化,以圖片、動畫等形式再現(xiàn)損傷的過程,從生物力學的角度探究踝關節(jié)損傷的主要機制和形態(tài),從而加深對踝關節(jié)損傷機制的理解,輔助分析踝關節(jié)損傷的致傷方式和損傷機制。方法:本研究基于經過多方面驗證的THUMS 4.0數(shù)字化人體模型,利用顯式動力學分析系統(tǒng)LS-DYNA和前后處理模塊LS-PrePost,加載不同的致傷條件,計算踝關節(jié)解剖結構在不同載荷下的應力、應變分布及其變化趨勢等生物力學指標,從而重建不同致傷條件下踝關節(jié)損傷在時間-空間-力之間的相互響應,最終以圖像、動畫和力學指標來反應不同致傷條件下踝關節(jié)損傷形態(tài)和損傷機制。結果:垂直體位高墜,若著地后踝關節(jié)呈自然姿勢,可形成典型的脛、腓骨末端壓縮性骨折。而最常見的損傷機制為脛骨與距骨發(fā)生較大的相對位移,距骨撞擊脛骨與腓骨末端形成踝關節(jié)內骨折。此外,當墜落高度較低,或足踝部內翻或跖屈等姿勢角度較大時,足踝部與地面發(fā)生相對滑動,形成脛、腓骨中下段骨折,踝關節(jié)主要以廣泛的韌帶損傷為主要特點。與高墜所致踝關節(jié)損傷相比,撞擊形成的踝關節(jié)損傷缺乏脛骨下段壓縮性骨折。撞擊形成踝關節(jié)損傷的機制主要包括直接撞擊形成撞擊部位骨折和踝關節(jié)過度曲屈或翻轉形成的踝關節(jié)韌帶損傷和內踝或外踝撕脫性骨折,且撞擊位置離踝關節(jié)越遠對踝關節(jié)影響越小。在法醫(yī)學實踐中,根據(jù)踝關節(jié)骨折形態(tài),再結合體表軟組織損傷區(qū)分高墜和撞擊形成的踝關節(jié)損傷并不困難。結論:利用人體有限元模型以及顯示動力學分析方法,可以真實直觀地再現(xiàn)踝關節(jié)損傷的過程,較準確地判斷踝關節(jié)機械損傷的致傷方式和損傷機制,為解釋法醫(yī)學實踐中踝關節(jié)損傷的成傷機制和致傷方式提供了參考。
李君基[10]（2020）在《人體足踝步態(tài)分析及跟骨骨折力學研究》文中研究表明步態(tài)分析主要是指從運動學和力學的層面對足踝步態(tài)進行理論研究和模擬仿真,從而為研究人體運動提供一定的理論指導和學理支撐。針對足踝在運動過程中各組織受力及力傳遞復雜的問題,本文以足踝為研究對象,建立足部骨骼模型,通過步態(tài)運動介紹、逆向工程技術、Opensim仿真以及有限元仿真對足部運動及其力學功能進行了理論分析與仿真研究,并根據(jù)探究結果針對跟骨及骨折模式的治療做進一步分析。本文的主要研究內容及結果如下:（1）足踝步態(tài)介紹及運動學分析。通過對足踝骨肌系統(tǒng)的簡介,步態(tài)分析流程和周期的研究以及踝關節(jié)活動方式的研究,建立系統(tǒng)坐標,并以此為基礎結合步態(tài)理論研究進行運動學分析。（2）足踝骨肌模型的逆向重建。以計算機斷層成像理論為依據(jù),進行研究對象的數(shù)據(jù)采集和處理,生成足部醫(yī)學圖像,并根據(jù)逆向工程技術,通過MIMICS軟件對足踝模型進行逆向建立,同時根據(jù)表面處理技術,利用Geomagic Warp軟件對腿足模型做精細化處理。（3）足踝行走、跑步和跌落的步態(tài)研究。利用人體運動仿真軟件Opensim對人體正常行走、跑步和高處跌落等步態(tài)展開研究,生成步態(tài)變化的一系列曲線,根據(jù)研究結果結合骨肌建模仿真基本原理,利用ABAQUS軟件對足踝模型進行靜立狀態(tài)的靜力學分析和高處跌落的動力學分析,得到各足骨、韌帶之間的應力和應變以及足踝與地面的接觸應力等。結果表明在正常站立及行走狀態(tài)下,各足骨以及韌帶變化情況均在正常范圍值內,而高處跌落時先與地面接觸的跟骨、距骨會產生較大的應變和接觸力,同時韌帶會急劇變化,當?shù)渌俣然蚋叨冗_到一定值時,會超出足骨以及韌帶承受范圍,從而造成骨折或者韌帶拉傷等。（4）跟骨骨折機制及固定后的穩(wěn)定性研究。根據(jù)步態(tài)仿真的結果,針對高處跌落的臨界狀態(tài),進一步對跟骨的骨折機制進行理論分析和有限元仿真,并采取三種典型的固定方式,對固定后的跟骨進行仿真對比。對比結果顯示,采用醫(yī)院定制的鋼板固定后的跟骨與原始跟骨的力學狀相差甚微,從而驗證了固定方式的有效性和術后跟骨的穩(wěn)定性。
二、踝關節(jié)骨折三維有限元模型的建立（論文開題報告）
（1）論文研究背景及目的
此處內容要求：
首先簡單簡介論文所研究問題的基本概念和背景，再而簡單明了地指出論文所要研究解決的具體問題，并提出你的論文準備的觀點或解決方法。
寫法范例：
本文主要提出一款精簡64位RISC處理器存儲管理單元結構并詳細分析其設計過程。在該MMU結構中,TLB采用叁個分離的TLB,TLB采用基于內容查找的相聯(lián)存儲器并行查找,支持粗粒度為64KB和細粒度為4KB兩種頁面大小,采用多級分層頁表結構映射地址空間,并詳細論述了四級頁表轉換過程,TLB結構組織等。該MMU結構將作為該處理器存儲系統(tǒng)實現(xiàn)的一個重要組成部分。
（2）本文研究方法
調查法：該方法是有目的、有系統(tǒng)的搜集有關研究對象的具體信息。
觀察法：用自己的感官和輔助工具直接觀察研究對象從而得到有關信息。
實驗法：通過主支變革、控制研究對象來發(fā)現(xiàn)與確認事物間的因果關系。
文獻研究法：通過調查文獻來獲得資料，從而全面的、正確的了解掌握研究方法。
實證研究法：依據(jù)現(xiàn)有的科學理論和實踐的需要提出設計。
定性分析法：對研究對象進行“質”的方面的研究，這個方法需要計算的數(shù)據(jù)較少。
定量分析法：通過具體的數(shù)字，使人們對研究對象的認識進一步精確化。
跨學科研究法：運用多學科的理論、方法和成果從整體上對某一課題進行研究。
功能分析法：這是社會科學用來分析社會現(xiàn)象的一種方法，從某一功能出發(fā)研究多個方面的影響。
模擬法：通過創(chuàng)設一個與原型相似的模型來間接研究原型某種特性的一種形容方法。
三、踝關節(jié)骨折三維有限元模型的建立（論文提綱范文）
（1）旋后外旋型踝關節(jié)損傷有限元模型建立及外踝完整性對后踝關節(jié)面的力學變化分析（論文提綱范文）
| 1 資料與方法 |
| 1.1 踝關節(jié)CT圖像的采集 |
| 1.2 三維重建及優(yōu)化 |
| 1.3 有限元模型的建立 |
| 1.4 有限元模型的驗證及分析 |
| 2 結果 |
| 2.1 旋后外旋Ⅰ度損傷模型 |
| 2.2 旋后外旋Ⅱ度損傷模型 |
| 2.3 旋后外旋Ⅲ度損傷模型 |
| 3 討論 |
| 4 結論 |
（2）基于高速熒光透視成像的運動鞋幫高對足踝側切動作影響的生物力學研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 問題的提出 |
| 1.3 研究內容 |
| 1.4 研究目的 |
| 1.5 研究意義 |
| 1.6 研究假設 |
| 1.7 論文架構 |
| 1.8 技術路線圖 |
| 2 文獻綜述 |
| 2.1 踝關節(jié)和距跟關節(jié)的定義及解剖結構 |
| 2.2 踝關節(jié)外側副韌帶的解剖結構 |
| 2.3 足踝損傷機制 |
| 2.4 足踝運動的研究方法 |
| 2.4.1 傳統(tǒng)運動分析方法 |
| 2.4.2 醫(yī)學分析方法 |
| 2.4.3 計算機模擬法 |
| 2.4.4 DFIS與圖像配準結合的新方法 |
| 2.5 鞋幫高度對踝關節(jié)的影響 |
| 2.6 文獻總結 |
| 3 材料與方法 |
| 3.1 研究對象 |
| 3.2 儀器與材料 |
| 3.2.1 儀器設備 |
| 3.2.2 實驗用鞋 |
| 3.3 實驗流程 |
| 3.3.1 實驗環(huán)境搭建及調試 |
| 3.3.2 測試前準備 |
| 3.3.3 側切動作測試 |
| 3.4 數(shù)據(jù)處理與分析 |
| 3.4.1 三維運動捕捉系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理 |
| 3.4.2 骨骼六自由度計算 |
| 3.4.3 韌帶長度、應變和應變率計算方法 |
| 3.5 統(tǒng)計分析 |
| 4 研究一高速DFIS與 Mocap系統(tǒng)測量跟骨相對脛骨運動差異的對比研究 |
| 4.1 研究方法 |
| 4.2 研究結果 |
| 4.2.1 跖屈/背屈角度 |
| 4.2.2 內翻/外翻角度 |
| 4.2.3 內旋/外旋角度 |
| 4.3 討論 |
| 4.3.1 跖屈/背屈角度對比分析 |
| 4.3.2 內翻/外翻角度對比分析 |
| 4.3.3 內旋/外旋角度對比分析 |
| 4.4 小結 |
| 5 研究二運動鞋的鞋幫高度對足踝運動學的影響 |
| 5.1 研究方法 |
| 5.2 研究結果 |
| 5.2.1 踝關節(jié)的六自由度運動 |
| 5.2.2 距跟關節(jié)的六自由度運動 |
| 5.2.3 踝關節(jié)外側副韌帶的應變和應變率 |
| 5.3 討論 |
| 5.3.1 鞋幫高度對踝關節(jié)六自由度運動的影響 |
| 5.3.2 鞋幫高度對距跟關節(jié)六自由度運動的影響 |
| 5.3.3 鞋幫高度對踝關節(jié)外側副韌帶應變的影響 |
| 5.4 小結 |
| 6 研究三運動鞋的鞋幫高度對足踝動力學影響的仿真分析 |
| 6.1 研究方法 |
| 6.1.1 數(shù)據(jù)處理 |
| 6.1.2 統(tǒng)計方法 |
| 6.2 研究結果 |
| 6.2.1 側切速度 |
| 6.2.2 地面反作用力 |
| 6.2.3 韌帶張力 |
| 6.2.4 關節(jié)反作用力 |
| 6.3 討論 |
| 6.3.1 鞋幫高度對韌帶張力的影響 |
| 6.3.2 鞋幫高度對踝關節(jié)和距跟關節(jié)反作用力的影響 |
| 6.4 小結 |
| 7 結論與展望 |
| 7.1 結論 |
| 7.2 研究特色及創(chuàng)新之處 |
| 7.3 研究局限性 |
| 7.4 研究展望 |
| 參考文獻 |
| 致謝 |
| 附錄 I 知情同意書 |
| 附錄 II 倫理審查表 |
| 附錄 III 攻讀學位期間發(fā)表的論文 |
（3）新型脛骨遠端前外側鎖定鋼板的三維有限元模型建立及生物力學研究（論文提綱范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 第2章 新型脛骨遠端鋼板與L型脛骨遠端鋼板固定pilon骨折的三維有限元模型建立及生物力學分析 |
| 材料與方法 |
| 1.設備及軟件 |
| 2.骨折有限元模型的建立 |
| 2.1 踝關節(jié)模型的建立 |
| 2.2 定義材料屬性與接觸方式 |
| 2.3 網格劃分 |
| 2.4 載荷設置及約束條件 |
| 3.分析指標 |
| 結果 |
| 1.兩組鋼板-骨折模型在軸向載荷加載下的實驗結果 |
| 2.兩組鋼板-骨折模型在扭轉力加載下的實驗結果 |
| 第3章 新型脛骨遠端前外側鋼板與脛骨遠端外側L型鋼板固定的生物力學分析 |
| 材料與方法 |
| 1.實驗材料及儀器 |
| 2.方法 |
| 2.1 脛骨遠端骨折模型的制備與固定 |
| 2.2 生物力學實驗方法 |
| 2.3 結果評估與統(tǒng)計學方法 |
| 結果 |
| 1.靜態(tài)壓縮實驗結果 |
| 2.靜態(tài)扭轉試驗結果 |
| 3.動態(tài)壓縮試驗結果 |
| 第4章 討論 |
| 4.1 脛骨遠端內側鋼板與外側鋼板的選擇 |
| 4.2 有限元與生物力學實驗應用 |
| 4.3 有限元模擬實驗結果分析 |
| 4.4 生物力學實驗結果分析 |
| 4.5 研究局限性與展望 |
| 第5章 結論 |
| 致謝 |
| 參考文獻 |
| 攻讀學位期間的研究成果 |
| 綜述 Pilon骨折的治療進展 |
| 參考文獻 |
（4）四種內固定方式固定脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折有限元分析（論文提綱范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 引言 |
| 第二章 綜述 |
| 2.1 脛骨干中下1/3 螺旋形骨折合并后踝骨折研究進展 |
| 2.2 脛骨干中下1/3 螺旋形骨折合并后踝骨折解剖特點 |
| 2.3 脛骨干中下1/3 螺旋形骨折合并后踝骨折的臨床及影像學表現(xiàn) |
| 2.4 脛骨干中下1/3 螺旋形骨折合并后踝骨折受傷機制及骨折的分類 |
| 2.5 脛骨干中下1/3 螺旋形骨折合并后踝骨折治療原則 |
| 2.5.1 保守治療 |
| 2.5.2 手術治療 |
| 2.6 小結 |
| 第三章 實驗與方法 |
| 3.1 實驗設計 |
| 3.1.1 實驗方案 |
| 3.1.2 時間及地點 |
| 3.1.3 實驗對象 |
| 3.1.4 實驗材料 |
| 3.1.5 實驗設備 |
| 3.1.6 實驗軟件 |
| 3.2 實驗方法 |
| 3.2.1 實驗步驟 |
| 3.2.2 觀察指標 |
| 3.2.3 實驗分組 |
| 第四章 實驗結果 |
| 4.1 骨折斷端最大位移值 |
| 4.1.1 脛骨中下1/3 螺旋骨折斷端最大位移值 |
| 4.1.2 后踝骨折斷端最大移位值 |
| 4.2 骨折端最大應力值 |
| 4.2.1 脛骨中下1/3 螺旋型骨折斷端最大應力值 |
| 4.2.2 后踝骨折斷端最大應力值 |
| 4.3 內固定物最大應力值 |
| 4.3.1 脛骨內固定物最大應力值 |
| 4.3.2 后踝內固定物應力最大值 |
| 第五章 討論 |
| 5.1 有限元在骨科中的應用 |
| 5.2 脛骨中下1/3 螺旋型骨折合并后踝骨折的有限元分析的設置標準 |
| 5.3 骨折移位對比 |
| 5.4 骨折端應力分析 |
| 5.5 內固定物應力分析 |
| 第六章 結論 |
| 參考文獻 |
| 作者簡介及在學期間科研成果 |
| 致謝 |
（5）3D打印踝足緊密接觸型外固定支具的數(shù)字化設計、計算機仿真分析及臨床應用（論文提綱范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 前言 |
| 1 踝關節(jié)骨折流行病學及特征 |
| 2 踝關節(jié)骨折機制、分類體系 |
| 3 踝關節(jié)骨折的保守治療策略 |
| 4 3D打印技術及其在康復支具領域應用 |
| 5 本課題研究目的及擬解決關鍵技術問題 |
| 6 參考文獻 |
| 第二章 區(qū)域輪廓特征提取方式及數(shù)據(jù)提取準確性驗證 |
| 1 引言 |
| 2 材料與方法 |
| 3 結果 |
| 4 討論 |
| 5 本章小結 |
| 6 參考文獻 |
| 第三章 計算機輔助設計3D打印踝足緊密接觸型外固定支具模型 |
| 1 引言 |
| 2 3D打印踝足緊密接觸型外固定支具的設計 |
| 3 計算機輔助設計數(shù)字化3D打印踝足緊密接觸型外固定支具流程 |
| 4 本章小結 |
| 5 參考文獻 |
| 第四章 康復支具領域3D打印技術及打印材料的成本分析 |
| 1 引言 |
| 2 康復支具領域常見3D打印技術 |
| 3 三類3D打印制造工藝的成本分析 |
| 4 本章小結 |
| 5 參考文獻 |
| 第五章 計算機仿真分析:3D打印踝足緊密接觸型外固定支具有限元分析 |
| 1 引言 |
| 2 材料與方法 |
| 3 踝關節(jié)三維實體模型建立 |
| 4 踝關節(jié)及固定支具三維有限元模型建立 |
| 5 結果 |
| 6 討論 |
| 7 小結 |
| 8 參考文獻 |
| 第六章 輕量化設計:基于OptiStruct的3D打印踝足外固定支具的結構優(yōu)化 |
| 1 引言 |
| 2 OptiStruct軟件概述 |
| 3 基于OptiStruct的自由形態(tài)優(yōu)化設計流程 |
| 4 優(yōu)化結果分析 |
| 5 優(yōu)化前后驗證 |
| 6 本章小結 |
| 7 參考文獻 |
| 第七章 不同鏤空設計的實驗室機械力學測試與有限元分析驗證 |
| 1 引言 |
| 2 試驗準備 |
| 3 試驗結果 |
| 4 梅花狀鏤空固定支具有限元分析驗證 |
| 5 小結 |
| 6 參考文獻 |
| 第八章 3D打印踝足外固定支具臨床轉化:從實驗室設計到臨床應用 |
| 1 引言 |
| 2 智能制造及3D打印流程工藝 |
| 3 臨床前期人體試驗 |
| 4 臨床應用轉化-與傳統(tǒng)外固定石膏對比研究 |
| 5 本章小結 |
| 6 參考文獻 |
| 結論 |
| 附錄 中英文縮略詞對照表 |
| 攻讀學位期間成果 |
| 致謝 |
（6）基于等幾何方法的踝關節(jié)生物力學模擬與分析（論文提綱范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 緒論 |
| 1.1 研究背景與意義 |
| 1.2 國內外研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.1 踝關節(jié)有限元分析 |
| 1.2.2 等幾何分析 |
| 1.3 本文研究內容 |
| 1.4 論文組織結構 |
| 第2章 相關理論與技術 |
| 2.1 有限元分析 |
| 2.1.1 基本思想 |
| 2.1.2 等參思想 |
| 2.1.3 網格細化 |
| 2.1.4 等效弱形式 |
| 2.1.5 伽遼金方法 |
| 2.1.6 矩陣方程及全局組裝 |
| 2.1.7 接觸設置 |
| 2.1.8 整體步驟 |
| 2.2 B樣條和NURBS樣條 |
| 2.2.1 B樣條基函數(shù) |
| 2.2.2 B樣條基函數(shù)的導數(shù) |
| 2.2.3 B樣條曲面以及實體 |
| 2.2.4 NURBS |
| 2.3 等幾何分析基本流程 |
| 2.4 等幾何方法與有限元方法的對比 |
| 2.5 本章小結 |
| 第3章 提取韌帶模型后的踝關節(jié)有限元分析 |
| 3.1 韌帶三維模型構建 |
| 3.1.1 數(shù)據(jù)采集 |
| 3.1.2 圖像預處理 |
| 3.1.3 韌帶分割 |
| 3.2 踝關節(jié)三維模型建立 |
| 3.3 有限元模型的建立 |
| 3.3.1 材料賦值 |
| 3.3.2 接觸模擬 |
| 3.3.3 邊界條件和載荷設置 |
| 3.4 實驗分析 |
| 3.4.1 對比實驗設置 |
| 3.4.2 踝關節(jié)有限元模型的有效性評估 |
| 3.4.3 結果分析 |
| 3.5 本章小結 |
| 第4章 基于等幾何分析的踝關節(jié)力學仿真 |
| 4.1 方法設計 |
| 4.1.1 踝關節(jié)體參數(shù)化模型構建 |
| 4.1.2 等幾何分析 |
| 4.2 實驗分析 |
| 4.2.1 實驗環(huán)境 |
| 4.2.2 實驗設置 |
| 4.2.3 評估標準 |
| 4.2.4 結果分析 |
| 4.2.5 模擬踝關節(jié)外側韌帶損傷對踝關節(jié)穩(wěn)定性的影響 |
| 4.3 本章小結 |
| 第5章 踝關節(jié)力學模擬分析系統(tǒng)設計與實現(xiàn) |
| 5.1 系統(tǒng)應用背景及需求 |
| 5.2 系統(tǒng)總體結構設計 |
| 5.3 系統(tǒng)實現(xiàn) |
| 5.3.1 模塊實現(xiàn) |
| 5.3.2 實例分析 |
| 5.4 本章小結 |
| 第6章 總結和展望 |
| 6.1 本文工作總結 |
| 6.2 未來工作展望 |
| 參考文獻 |
| 攻讀學位期間的研究成果目錄 |
| 致謝 |
（7）跟骨SandersⅡB型骨折雙平行螺釘不同角度內固定模型的有限元分析（論文提綱范文）
| 英文縮略名詞對照表 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 前言 |
| 第2章 材料與方法 |
| 2.1 材料 |
| 2.1.1 志愿者 |
| 2.1.2 硬件及軟件 |
| 2.1.3 內固定物規(guī)格 |
| 2.2 方法 |
| 2.2.1 獲取跟骨CT圖像 |
| 2.2.2 建立跟骨模型 |
| 2.2.3 建立跟骨SandersⅡB型骨折模型 |
| 2.2.4 建立跟骨SandersⅡB型骨折內固定模型 |
| 2.2.5 有限元分析的條件設定與運算 |
| 第3章 結果 |
| 3.1 跟骨模型 |
| 3.1.1 跟骨網格化模型 |
| 3.1.2 跟骨實體化模型 |
| 3.2 跟骨SandersⅡB型骨折模型 |
| 3.3 跟骨SandersⅡB型骨折內固定模型 |
| 3.3.1 跟骨SandersⅡB型骨折雙平行螺釘與跟骨長軸平行內固定模型 |
| 3.3.2 跟骨SandersⅡB型骨折雙平行螺釘與跟骨長軸成角內固定模型 |
| 3.4 有限元分析條件 |
| 3.5 有限元分析運算結果 |
| 3.5.1 骨塊位移 |
| 3.5.2 骨塊應力 |
| 3.5.3 內固定物形變 |
| 3.5.4 內固定物應力 |
| 第4章 討論 |
| 第五章 結論 |
| 參考文獻 |
| 綜述 跟骨骨折生物力學與臨床治療研究進展 |
| 參考文獻 |
| 致謝 |
（8）基于并聯(lián)外固定器械的踝關節(jié)骨折被動康復方案研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注釋表 |
| 第一章 緒論 |
| 1.1 課題研究背景與意義 |
| 1.2 國內外研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.1 踝關節(jié)骨折康復理念與方案 |
| 1.2.2 踝關節(jié)康復器械 |
| 1.2.3 踝關節(jié)運動學及生物力學分析 |
| 1.3 本文主要研究內容 |
| 第二章 踝關節(jié)骨折被動康復方案設計 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于并聯(lián)外固定器械的被動康復方案 |
| 2.2.1 被動康復方案提出依據(jù) |
| 2.2.2 被動康復方案組成 |
| 2.3 踝關節(jié)骨折被動康復方案可行性分析 |
| 2.4 正常踝關節(jié)運動測定實驗 |
| 2.4.1 實驗步驟設計 |
| 2.4.2 實驗準備與設備調試 |
| 2.4.3 運動測定實驗開展 |
| 2.5 小結 |
| 第三章 踝關節(jié)運動模型建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 測定實驗運動差異性分析 |
| 3.2.1 同一被測試者運動差異性 |
| 3.2.2 不同被測試者運動差異性 |
| 3.3 踝關節(jié)運動軸線 |
| 3.3.1 跖屈/背伸運動等效運動軸線 |
| 3.3.2 自由運動等效運動軸線 |
| 3.4 踝關節(jié)運動范圍 |
| 3.4.1 踝關節(jié)中心定義 |
| 3.4.2 踝關節(jié)運動角度 |
| 3.5 踝關節(jié)運動軌跡建模 |
| 3.5.1 踝關節(jié)形心運動軌跡 |
| 3.5.2 踝關節(jié)運動滑移 |
| 3.6 踝關節(jié)運動模型描述 |
| 3.7 小結 |
| 第四章 踝關節(jié)被動康復生物力學分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 被動康復軌跡制定 |
| 4.3 并聯(lián)外固定器械運動學逆解 |
| 4.3.1 外固定器械運動學模型 |
| 4.3.2 動平臺標記物標定 |
| 4.4 踝關節(jié)被動康復有限元仿真 |
| 4.4.1 踝關節(jié)受力分析 |
| 4.4.2 踝關節(jié)骨折有限元模型建立 |
| 4.4.3 被動康復過程仿真與驗證 |
| 4.5 外固定器械調節(jié)方案生成 |
| 4.6 小結 |
| 第五章 總結與展望 |
| 5.1 全文總結 |
| 5.2 未來展望 |
| 參考文獻 |
| 發(fā)表論文和參加科研情況說明 |
| 致謝 |
（9）基于有限元法和THUMS模型的踝關節(jié)損傷機制研究（論文提綱范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 材料和方法 |
| 結果 |
| 討論 |
| 結論 |
| 參考文獻 |
| 綜述: 踝關節(jié)損傷機制的研究進展 |
| 參考文獻 |
| 附表 |
| 中英文對照縮略詞表 |
| 攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的論文及科研成果 |
| 致謝 |
（10）人體足踝步態(tài)分析及跟骨骨折力學研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 緒論 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究方法及意義 |
| 1.2.1 研究方法 |
| 1.2.2 研究意義 |
| 1.3 國內外研究現(xiàn)狀 |
| 1.3.1 足踝步態(tài)分析現(xiàn)狀 |
| 1.3.2 跟骨骨折研究現(xiàn)狀 |
| 1.4 主要研究內容 |
| 第2章 足踝步態(tài)運動分析 |
| 2.1 人體足踝骨肌組織 |
| 2.2 步態(tài)運動的研究 |
| 2.2.1 步態(tài)運動流程 |
| 2.2.2 步態(tài)指標 |
| 2.3 步態(tài)理論分析 |
| 2.3.1 系統(tǒng)坐標建立 |
| 2.3.2 運動學分析 |
| 2.4 本章小結 |
| 第3章 足踝三維逆向重建 |
| 3.1 足踝骨肌CT圖像預處理 |
| 3.1.1 計算機成像技術 |
| 3.1.2 數(shù)據(jù)采集及處理 |
| 3.2 基于醫(yī)學圖像的骨肌模型重建 |
| 3.2.1 醫(yī)學圖像預處理 |
| 3.2.2 骨組織三維重建 |
| 3.3 基于CAD足骨模型的精細化處理 |
| 3.3.1 數(shù)據(jù)處理與曲面建模 |
| 3.3.2 偏差分析 |
| 3.4 本章小結 |
| 第4章 足踝步態(tài)肌力分析及有限元仿真 |
| 4.1 基于Opensim步態(tài)動力學分析 |
| 4.1.1 模型建立及計算方法 |
| 4.1.2 行走與跑步步態(tài)研究 |
| 4.1.3 高處跌落研究 |
| 4.2 骨肌建模仿真基本原理 |
| 4.2.1 生物力學模型的控制方程 |
| 4.2.2 有限元仿真 |
| 4.3 足踝有限元模型前處理 |
| 4.3.1 模型建立 |
| 4.3.2 設置材料屬性 |
| 4.3.3 單元類型選取及網格劃分 |
| 4.4 足踝步態(tài)靜力學分析 |
| 4.4.1 分析前處理 |
| 4.4.2 計算結果分析與對比 |
| 4.5 足踝跌落動力學分析 |
| 4.5.1 前處理設置 |
| 4.5.2 分析結果 |
| 4.6 本章小結 |
| 第5章 跟骨骨折分析及固定后的穩(wěn)定性研究 |
| 5.1 跟骨形態(tài)特征 |
| 5.2 骨折發(fā)生機制研究 |
| 5.2.1 跟骨骨折理論分析 |
| 5.2.2 跟骨骨折有限元仿真 |
| 5.3 三種固定形式的跟骨力學穩(wěn)定性比較 |
| 5.4 本章小結 |
| 第6章 結論與展望 |
| 6.1 結論 |
| 6.2 展望 |
| 參考文獻 |
| 在學研究成果 |
| 致謝 |
四、踝關節(jié)骨折三維有限元模型的建立（論文參考文獻）
- [1]旋后外旋型踝關節(jié)損傷有限元模型建立及外踝完整性對后踝關節(jié)面的力學變化分析[J]. 張鑫,解品亮,費瀾,邵偉榮,徐小平,沈寶良,殷勇. 中華骨與關節(jié)外科雜志, 2021(11)
- [2]基于高速熒光透視成像的運動鞋幫高對足踝側切動作影響的生物力學研究[D]. 湯運啟. 上海體育學院, 2021(09)
- [3]新型脛骨遠端前外側鎖定鋼板的三維有限元模型建立及生物力學研究[D]. 羅浩. 南昌大學, 2021(01)
- [4]四種內固定方式固定脛骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折有限元分析[D]. 李昌. 吉林大學, 2021(01)
- [5]3D打印踝足緊密接觸型外固定支具的數(shù)字化設計、計算機仿真分析及臨床應用[D]. 路鵬程. 南方醫(yī)科大學, 2021
- [6]基于等幾何方法的踝關節(jié)生物力學模擬與分析[D]. 徐曉丹. 東華大學, 2021(01)
- [7]跟骨SandersⅡB型骨折雙平行螺釘不同角度內固定模型的有限元分析[D]. 賴嘉恒. 福建醫(yī)科大學, 2021(02)
- [8]基于并聯(lián)外固定器械的踝關節(jié)骨折被動康復方案研究[D]. 楊捷. 天津大學, 2020(02)
- [9]基于有限元法和THUMS模型的踝關節(jié)損傷機制研究[D]. 賈夢洋. 蘇州大學, 2020(03)
- [10]人體足踝步態(tài)分析及跟骨骨折力學研究[D]. 李君基. 沈陽工業(yè)大學, 2020(01)
標簽：踝關節(jié)論文; 生物力學論文; 踝關節(jié)骨折論文; 韌帶損傷論文; 韌帶斷裂論文;