摘要：已有研究发现,下肢截肢患者心血管疾病发病率显著高于正常人,但少有学者从血流动力学角度研究下肢截肢与心血管疾病之间的关系。本文采用数值仿真,通过改变外周阻抗和电容模拟不同截肢水平,研究截肢对主动脉血流动力学环境的影响。结果发现,截肢后主动脉血压升高,肾下腹主动脉时均壁面切应力降低,且左右侧壁振荡剪切指数呈不对称分布;截肢侧髂动脉时均壁面切应力降低且振荡剪切指数增大;同时随截肢水平提高,上述变化更加显著,增加了截肢者患动脉粥样硬化与腹主动脉瘤的风险。本文初步揭示了下肢截肢对心血管疾病的影响规律,为截肢后康复训练设计与心血管疾病治疗方案优化提供理论指导。

摘要：作为传递体重、固定假肢的部件 ,接受腔对于小腿假肢使用的舒适性和方便程度有决定性的作用。本研究建立了基于有限元应力分析的小腿假肢生物力学评价技术平台 ,实现了小腿残端 /接受腔 3D几何建模与信息交互、三维有限元自动建模及应力分析。 3D模型与信息交互的实现基于得到广泛支持的OpenGL技术 ,有限元模型的构建采用了专门针对小腿残端 /接受腔结构特点的自动建模方法 ,通过构建档案数据库系统作为整个系统的操作平台。该技术平台可与现有的CAD/CAM系统相结合 ,为接受腔的个体化设计提供生物力学定量化依据。其临床应用将改善传统的设计流程 ,提高设计效率。同时 ,它也是未来构建接受腔设计专家 /智能系统的基础。

摘要：平行平板流动腔系统是研究切应力对细胞影响的体外实验装置之一。前期研究发现,流动腔的高度存在一个最佳高度,使用这个高度可以有效地减小或避免由于装配所引起的高度误差对切应力的影响。为了获得这一最佳高度,本文使用数值方法研究了平行平板流动腔的几何尺寸、流体粘度与集中液阻之间的关系,并拟合得到了集中液阻的函数关系式。利用液阻关系式和切应力计算公式,求得了对底部切应力影响最小的最佳高度的表达式。同时,研究还发现,对于相同的底部切应力,当高度取最佳高度时,所需的入(出)口压差最小。这样在流动腔底部沿轴向的压力梯度也就越小,沿轴向不同位置之间的压力差别也越小,这将有利于细胞力学实验结果之间的比较。

摘要：为提高音圈式永磁直线电动机的推力,构建出两极永磁直线电动机的结构,建立了电动机有限元模型,计算出磁感应强度的矢量分布,并预测电动机推力,在此基础上,运用优化设计方法,求解出最优设计尺寸,保证了设计的合理性,缩短了开发周期,最后通过实验证明了这种电动机结构的性能明显优越于传统的音圈式直线电动机。

摘要：目的为下颌骨缺损修复植入体的构型设计提供优化方法和基本构型。方法使用基于密度法的拓扑优化算法,针对下颌角缺损的修复体钛板进行拓扑优化计算。结果通过比较和分析体积分数F和惩罚因子p对优化构型的影响,最终选择F=0.65和p=3.5作为优化的参数组合。用此参数组合对下颌角缺损修复体进行优化计算,认为3孔构型是其基本优化构型。同时发现,对同一构型,磨牙咬合较前牙咬合对植入体应力分布影响更显著。结论获得了一套适用于下颌骨修复植入体构型优化的参数和方法,得到了优化后的钛板基本构型,可为临床下颌缺损修复体的设计提供借鉴。

摘要：目的研究药物洗脱支架(drug-eluting stent,DES)突起高度对药物释放动力学和血流动力学的影响,为DES的优化设计提供依据。方法采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,对血流动力学和药物释放动力学进行耦合分析,考虑3种不同突起高度支架,研究血管壁组织中药物含量和壁面切应力的分布。结果支架突起高度的增加将有利于药物的沉积,但将增加低切应力区长度。比较而言,血管壁中药物含量随着突起高度增加的幅度远小于低切应力区长度的增加。结论综合考虑药物浓度和壁面切应力两种因素,建议适当降低支架的突起高度,以便更有效地降低再狭窄产生的几率。

摘要：目的为更真实地反映药物在血管壁内的分布情况,研究动脉粥样硬化斑块药物扩散系数对血管壁组织中药物扩散的影响。方法采用计算流体动力学方法,考虑5种不同药物扩散系数的斑块,研究血管壁组织和斑块中药物浓度的分布。结果随着斑块药物扩散系数的增加,血管壁中药物含量也逐渐增加,但增加的幅度逐渐趋于平缓。结论当斑块扩散系数小于组织时,斑块对血管壁中药物扩散起抑制作用,反之起促进作用。特别是当斑块中的药物扩散系数远大于血管壁时,其不再影响药物在血管壁中的扩散。在今后的研究中考虑斑块的影响是有必要的,这有利于对药物洗脱支架的优化设计。

摘要：下肢截肢后残端的肌肉萎缩现象一直是困扰截肢患者临床康复和运动能力恢复的重要因素。了解其发生发展机理将对截肢手术、训练恢复方式和假肢设计的改进等具有重要意义,这也是目前假肢康复领域非常关注的问题之一。为此,本文围绕肌肉萎缩研究手段和模型、残端力学特征、微观病理特征、以及预防策略等方面,对近年来这一领域的研究进行了综述。残端特殊的生理和力学环境对于肌细胞生长以及肌肉蛋白合成分解代谢动态平衡的影响还有待深入研究和完善,导致残端肌肉萎缩的根本原因还有待进一步证实。

摘要：目的分析比较在正畸力载荷作用下,不同的微植体-骨界面的应力分布规律,为优化设计微植体的颈部构型提供依据。方法螺旋CT扫描一完整成人干颅,采用Mimics软件三维重建,再导入ABAQUS6.5有限元分析软件,建立了初始稳定态、完全骨结合以及纤维骨性固位三种不同微植体-骨界面状态下的三维有限元模型,施加大小为2N的相同载荷并计算分析三种界面的应力分布情况。在微植体颈台以下1.5mm范围内将其直径增粗0.2mm,再对比计算分析三种界面上微植体颈部构型改变前后的应力分布状态变化情况。结果在三种微植体-骨界面状态下,微植体周围的应力都主要集中分布在颈部,其中完全骨结合的微植体-骨界面应力分布水平最低。微植体颈部经优化设计后,三种微植体-骨界面状态的颈部应力分布水平都有较大幅度的降低。结论不同微植体-骨界面状态,以及微植体颈部(骨皮质部)直径均是影响微植体周围应力分布水平的重要因素。

摘要：一体化假肢是以聚合物为材料从接受腔到假腿一体成型的新型下肢假肢 ,它比传统型假肢更经济、美观、轻便 ,具有较大的应用前景。目前的相关研究主要集中在设计与制作及少量的临床研究方面。由于一体化假肢与传统型假肢在结构上的差异 ,有必要对其进行应力分析。本研究的目的是开展内骨架一体化假肢的生物力学研究 ,本研究基于内骨架一体化小腿假肢的真实几何构型 ,建立三维有限元模型 ,计算该模型在模拟HeelOff步态时相的载荷作用下的应力分布 ;在保持该模型的几何形状不变的情况下 ,建立了三个不同壁面厚度的一体化小腿假肢的有限元模型 ,分析壁面厚度对一体化小腿假肢应力分布的影响 ;通过分别赋予模型四种不同高分子聚合物的材料力学特性值 ,分析不同材料的一体化假肢的应力分布特点 ;分别对模型施加与正常步态的五个典型时相对应的载荷 ,分析一体化小腿假肢在各步态时相的应力分布特点。本研究结果对一体化假肢设计有指导价值。