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单髁膝关节置换术股骨部件不同内外侧安装位置的骨肌多体动力学研究 被引量：1
1
作者 任佳轩 陈瑱贤 +3 位作者 张静 高永昌 乔锋 靳忠民 《生物医学工程学杂志》 EI CAS 北大核心 2023年第3期508-514,521,共8页
单髁膝关节置换术(UKA)中假体的手术安装精度是影响术后膝关节功能和假体寿命的重要因素。本文以UKA股骨部件相对胫骨衬垫内外侧位置的比值(a/A)为参数,分别考虑了9种不同股骨部件安装情况,建立UKA置换的骨肌多体动力学模型并模拟患者... 单髁膝关节置换术(UKA)中假体的手术安装精度是影响术后膝关节功能和假体寿命的重要因素。本文以UKA股骨部件相对胫骨衬垫内外侧位置的比值(a/A)为参数,分别考虑了9种不同股骨部件安装情况,建立UKA置换的骨肌多体动力学模型并模拟患者术后行走步态,研究UKA手术中股骨部件内外侧安装位置对术后膝关节接触力、关节运动和韧带力的影响。结果表明,随着a/A比值的增大,膝关节内侧假体接触力减小,外侧软骨接触力增大;膝关节内翻运动、外旋运动和关节后移运动增大;前交叉韧带力、后交叉韧带力和内侧副韧带力减小。UKA股骨部件内外侧安装位置对膝关节屈曲伸展运动、外侧副韧带力影响不大。而当a/A≤0.375时,股骨部件与胫骨会产生接触。为了避免内侧假体和外侧软骨承受过高的载荷、产生过高的韧带力以及内侧假体与胫骨碰撞等问题,本文建议医生UKA手术中安装股骨部件时a/A比值控制在0.427~0.688范围内,为UKA手术中股骨部件内外侧安装提供了参考依据。 展开更多
关键词 单髁膝关节置换 内外侧安装位置 骨肌多体动力学 关节接触力 关节运动 韧带力
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人体腰椎有限元建模及其生物动力学研究 被引量：14
2
作者 郭立新 刘学勇 +1 位作者 陈威 穆恩 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1084-1088,共5页
我们建立了一个详细的腰椎L3-L5段的三维非线性有限元模型,以研究振动环境对人体脊椎组织的影响。研究表明,在振动过程中,脊柱不同部位的振动程度不尽相同,L4-L5段椎间盘后部附近的应力要大于其前部的应力水平。振动对L4-L5段小关节的... 我们建立了一个详细的腰椎L3-L5段的三维非线性有限元模型,以研究振动环境对人体脊椎组织的影响。研究表明,在振动过程中,脊柱不同部位的振动程度不尽相同,L4-L5段椎间盘后部附近的应力要大于其前部的应力水平。振动对L4-L5段小关节的影响比该运动段的其它部位的影响要大得多。在系数为0.08的阻尼情况下,脊柱的应力与变形的变化幅度将降低50%左右。 展开更多
关键词 脊柱 生物动力学 振动 有限元分析 小关节接触力
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长距离跑后“足外翻”姿态增加膝关节内侧接触力：基于OpenSim肌骨建模及机器学习预测的研究 被引量：17
3
作者 梅齐昌 相亮亮 +3 位作者 孙冬 李建设 Justin Fernandez 顾耀东 《体育科学》 CSSCI 北大核心 2019年第9期51-59,共9页
目的:揭示跑者在长距离跑后下肢关节的负荷与足姿态的变化及膝关节接触力分布且验证二者关联,为快速预测膝关节负荷提供简易手段。方法:运用OpenSim个体化肌骨建模分析业余跑者5 km跑后下肢关节的运动学、动力学及膝关节接触力变化,采... 目的:揭示跑者在长距离跑后下肢关节的负荷与足姿态的变化及膝关节接触力分布且验证二者关联,为快速预测膝关节负荷提供简易手段。方法:运用OpenSim个体化肌骨建模分析业余跑者5 km跑后下肢关节的运动学、动力学及膝关节接触力变化,采用一维统计参数映射(Statistical Parametric Mapping 1d)分析法检测差异性,结合足姿态参数与膝关节总接触力及膝关节内外侧接触力训练并检验机器学习算法。结果:1)5 km跑后,髋关节蹬离期伸角度、支撑初期外旋角度及踝关节蹬离期跖屈角度均显著增大;2)髋关节支撑期伸力矩及支撑初期外展力矩、踝关节支撑期跖屈力矩均显著增大,膝关节支撑初期及蹬离期屈力矩均显著降低;3)膝关节蹬离期总接触力显著减小,支撑初期内侧接触力显著增大而支撑初期及蹬离期外侧接触力均显著减小;4)机器学习算法模型发现,足外翻程度增大引起膝关节总接触力及内侧接触力快速增大而外侧接触力逐步减小。结论:1)长距离跑后下肢关节负荷出现幅值及重新分布的变化,表现出增大的髋关节伸及外展力矩,减小的膝关节屈力矩及增大的踝关节跖屈力矩,可能与足姿态变化及相关肌群肌力有关;2)长距离跑后膝关节内侧接触力快速增大且与量化的足姿态参数呈线性关系;3)通过足姿态参数指标可快速预测膝关节接触力的变化,跑者可实地评估足姿态参数以预测膝关节负荷的幅值和分布变化,辅助科学合理的安排跑量及训练计划,降低跑步相关的膝关节损伤风险。 展开更多
关键词 长跑 足外翻 膝关节接触力 机器学习 OpenSim
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振动载荷对损伤椎间盘处小关节的影响分析 被引量：6
4
作者 郭立新 黄秋野 +1 位作者 宋桂秋 许之伟 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1311-1314,共4页
利用非线性的三维脊椎有限元模型,研究了振动环境下损伤脊椎的力学特性.脊椎的损伤包括椎间盘的去髓核和小关节切除,仿真过程还考虑了不同频率和阻尼对脊椎动态特性的影响.研究表明在振动环境中,人体腰椎不仅存在垂直方向上的振动,还伴... 利用非线性的三维脊椎有限元模型,研究了振动环境下损伤脊椎的力学特性.脊椎的损伤包括椎间盘的去髓核和小关节切除,仿真过程还考虑了不同频率和阻尼对脊椎动态特性的影响.研究表明在振动环境中,人体腰椎不仅存在垂直方向上的振动,还伴随着小幅度的前后仰俯运动.椎间盘的去核与退化将使小关节的接触力增加,在振动情况下对小关节非常不利.另外,振动对椎体后部小关节的影响比同一运动段的其他部位都大. 展开更多
关键词 脊椎 有限元分析 椎间盘 小关节接触力 全身振动
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股骨柄髓外设计对髋关节接触力影响的骨肌多体动力学研究 被引量：1
5
作者 张志伟 张志峰 +2 位作者 陈瑱贤 王彩梅 靳忠民 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期90-96,共7页
目的 探讨全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)假体股骨柄颈干角、偏心距和前倾角等设计参数对髋关节接触力的影响。方法 基于AnyBody软件建立THA骨肌多体动力学模型,参数研究股骨柄颈干角在±10°、偏心距在±20 mm... 目的 探讨全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)假体股骨柄颈干角、偏心距和前倾角等设计参数对髋关节接触力的影响。方法 基于AnyBody软件建立THA骨肌多体动力学模型,参数研究股骨柄颈干角在±10°、偏心距在±20 mm和前倾角在±10°内变化时单因素或多因素对髋关节接触力的影响规律。结果 偏心距减小20 mm,最大髋关节接触力增加26.08%。颈干角增加10°,最大髋关节接触力增加5.99%。前倾角增加10°,会减小步态周期0%~24%时髋关节接触力,峰值减小19.16%;但会显著增加步态周期38%~70%时髋关节接触力,峰值增加67.78%。结论 在进行股骨柄髓外个性化设计时,在重建患者解剖参数的基础上,可以适当增加股骨柄的偏置距离,减小颈干角和前倾角,以避免增加髋关节受力。 展开更多
关键词 全髋关节置换 股骨柄髓外设计 骨肌多体动力学 髋关节接触力
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利用RGB-D数据驱动的骨肌模型预测膝关节接触力
6
作者 徐唯祎 朱业安 +1 位作者 王浩伦 卢巍 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期252-257,共6页
目的利用RGB-D数据驱动骨肌模型来预测受试者步行时的膝关节接触力,并验证其准确性。方法首先,利用Kinect和Qualisys运动捕捉系统(参照标准)同步采集了6名受试者的运动轨迹数据;然后,利用运动轨迹数据和地面反作用力数据分别驱动校准后... 目的利用RGB-D数据驱动骨肌模型来预测受试者步行时的膝关节接触力,并验证其准确性。方法首先,利用Kinect和Qualisys运动捕捉系统(参照标准)同步采集了6名受试者的运动轨迹数据;然后,利用运动轨迹数据和地面反作用力数据分别驱动校准后的骨骼肌肉模型,通过模型的逆向动力学分析功能实现了膝关节接触力的预测;最后,利用均方根误差(δRMSE)和皮尔逊相关系数(ρ)对两种方法的预测结果进行了对比验证。结果和参照方法相比,RGB-D数据驱动的骨肌模型能准确预测受试者步行时的膝关节接触力(δRMSE=77.1;ρ=0.970)。结论RGB-D数据驱动的骨肌模型能够精准预测膝关节接触力,可作为一种更好的替代方法在临床上应用。 展开更多
关键词 RGB-D数据 骨肌模型 膝关节接触力 步态分析 准确率
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剪力条件下矢状角对关节突接触力作用的有限元分析(英文) 被引量：2
7
作者 刘耀升 陈其昕 刘蜀彬 《中国矫形外科杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第10期748-752,共5页
[目的]探讨腰椎活动节段关节突矢状方向对关节接触力和接触部位的作用和意义。[方法]采用一种有效的CAD方法精确构建三种关节突矢状方向的三维腰椎L4、5活动节段有限元模型。剪力载荷下,分别对3种有限元模型的关节突接触力和接触部位进... [目的]探讨腰椎活动节段关节突矢状方向对关节接触力和接触部位的作用和意义。[方法]采用一种有效的CAD方法精确构建三种关节突矢状方向的三维腰椎L4、5活动节段有限元模型。剪力载荷下,分别对3种有限元模型的关节突接触力和接触部位进行测试。[结果]前剪载荷条件下,关节突接触力随关节突矢状方向角度的增加而减小;后剪载荷下,关节突接触力随关节突矢状方向角度的增加而增大。前剪和后剪载荷条件下,关节突接触力的矢状和水平分力均随关节突矢状方向角度的减小而增大。相同载荷条件下,不同矢状方向的关节突其接触部位相同。[结论]与矢状型关节突相比,冠状型关节突的空间方向和形态结构对抵抗关节突水平和矢状方向的运动更加有效;前剪载荷较后剪载荷在促进冠状型关节突退变方面起着更为突出的作用。 展开更多
关键词 生物力学 有限元分析 矢状方向关节角 关节突接触力 退变
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