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行走中股骨生物力学特性的有限元分析  
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【英文篇名】 Finite element analysis of biomechanics of human femur during gait
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【作者】 杨挺; 郑建河; 姚子龙; 马立敏; 张余;
【英文作者】 YANG Ting; ZHENG Jian-he; YAO Zi-long; MA Li-min; ZHANG Yu; Department of Orthopedics; Puning People's Hospital;
【作者单位】 广东省普宁市人民医院骨外科; 广州军区广州总医院骨科医院;
【文献出处】 广东医学 , Guangdong Medical Journal, 编辑部邮箱 2016年 04期  
期刊荣誉:ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】 有限元; 股骨; 行走; 生物力学; 边界条件;
【英文关键词】 finite element; femur; gait; biomechanics; boundary conditions;
【摘要】 目的利用有限元的方法,模拟人体最佳边界条件,探寻行走过程中股骨的生物力学情况。方法根据股骨CT数据进行三维重建,并且网格化。利用计算机仿真软件Any Body模拟正常人平地行走时的动作,导出股骨在整个运动过程中受到的肌肉力。利用Geomagic studio和Hypermesh软件完成目标模型与Any Body模型的坐标匹配,将肌肉力加载在股骨上。在有限元分析软件Abaqus上计算步态过程中股骨受到的von Mises应力、应变的大小及其集中部位。结果在站立相中期,股骨受到的应力最大,为27.70 MPa,应力集中在小转子稍下方偏后侧。股骨在对侧承重期的受到的应力最小;在摆动相,应力集中在股骨中下段的内侧,为3.52 MPa。最大应变出现在站立相中期,大小为0.39 mm,位于股骨头;在摆动相,应变最大位于股骨中段,大小为0.12 mm;对侧承重期股骨的局部应变最小。结论人体行走过程中,在站立相中期,股骨的小转子稍下方偏后侧局部受到的应力最大,而最大应变集中出现在股骨头。
【英文摘要】 Objective To simulate the optimal boundary conditions with the utilization of finite element,and to explore biomechanics of human femur during gait. Methods Volunteer's femoral CT data was extracted before three- dimensional reconstruction and meshing. A computer simulation software,Anybody,was used to simulate the normal movements during gait and export the muscle force exerted on femur during the activity. Geomagic studio and Hypermesh were used to match the coordinates between the target model and the mo...
【基金】 广东省科技计划项目(编号:2013B010406007)
【更新日期】 2016-04-19
【分类号】 R687
【正文快照】 有限元(finite element)法是根据变分法原理求解数学上可描述的物理问题的一种数值计算方法[1]。1972年Brekelmans等[2]首次将有限元的理论运用到骨科研究领域,探索股骨内部应力分布,开创了骨科有限元研究的新天地。随着影像学、生物力学、工程学、计算机学的不断发展,人们可以

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