简介：目的寻求一种基于CT断层图像快速且精确地建立全股骨三维有限元模型的方法，并应用有限元分析其力学特性以评价建模方法的优势。方法在Mimics中直接读取符合Dicom3．0标准的股骨原始CT数据，经阂值设定、区域增长及形态学操作等生成股骨初始3D模型，后期结合有限元软件ANSYS生成最终的三维有限元网格模型．然后在ANSYS中分别对应用Mimics得到的模型和统一弹性模量的模型加载200N的垂直载荷，比较两者应力分布的异同。结果获得的股骨有限元模型共含有143780个节点和99650个四面体单元，其弹性模量与CT值（密度）相关分布，取值范围在6．01～15．59GPa之间。与统一弹性模量的模型相比较，应用Mimics得到的模型其应力呈现离散性分布。结论应用Mimics可以建立更符合股骨机械结构和力学性质的三维有限元模型，同时缩短了建模时间，据此模型得到的股骨力学特性分析结果更为可信，以辅助指导临床应用。

简介：根据螺旋CT二维图像,建立可供有限元结构仿真分析的人股骨三维有限元模型。应用螺旋CT对人股骨进行扫描,对扫描图像应用AdobePhotoshop9.0提取密质骨、松质骨的边缘,形成坐标数据库后,再应用UGSNX3.0调用坐标数据建立人股骨上段三维几何模型和网格划分。通过UGSNX3.0剖切和隐藏技术分别显示人股骨密质骨、松质骨和骨髓腔以及各结构间的界面的三维几何形态和有限元模型。利用CT、Photoshop、UGS、数据库等工具和方法,能方便地和较真实地重建复杂的骨骼三维几何模型和有限元模型。

简介：目的利用三维有限元原理,通过三维有限元软件创建正常人腰骶椎三维有限元模型,并对模型进行有效性考证。方法选取一名健康成年男性志愿者,在平卧非承重条件下采用螺旋CT行薄层扫描,利用数字软件Simpleware2.0、Geomagicstudio9.0、Hypermesh10.0、ANSYS9.0及Abaqus6.10-l等建立正常人腰骶椎（L3-S1）模型。对健康完整模型进行四种状态（前屈、后伸、侧屈和轴向旋转）的加载分析,并将L3/4在不同工况下的角位移与以往文献结果比较,来验证模型的有效性。结果建立健康成年男性的L3-S1三维有限元模型,包括72158个节点,173035个单元;模型L3/4节段在前屈、后伸、侧屈及旋转运动时的角位移数值与其他实验数据对比相似性好,各椎间盘最大VonMises应力与文献结果一致。结论通过有效性验证,可认为该基于正常人体L3-S1腰骶部的三维有限元模型在一定的条件下是有效的,可用于生物力学实验。

简介：建立带颅骨的全颈椎三维有限元模型。探讨在旋转过程中,不同牵引角度对颈椎间盘的影响。采集1位无颈椎病病史成年男性志愿者的颈椎CT数据。应用Mimics17.0、GeomagicStudio13.0、Hypermesh13.0软件生成颈椎间盘及椎体CAD模型,并划分网格。然后导入AnsysWorkbench15.0分析软件中,得到带颅骨全颈椎三维有限元模型,并验证该模型的有效性。最后在所建模型上添加载荷及约束,模拟人体头颅旋转角度牵引。同一大小牵引力作用下,在前倾情况下,颈椎间盘Z方向的轴向变形随牵引角度增大而逐渐变小,但在后伸和左右屈曲情况下,各个颈椎间盘的Z轴方向轴向变形会随随牵引角度的增大而逐渐增大。同时上颈椎椎间盘的变形幅度远比下颈椎[1]椎间盘的变形幅度要大。例C2~3在牵引角度为20°时,前伸变形幅度由27.7%减小到6.2%,后伸和左右屈曲的变形幅度分别增大到77.3%、58.3%、54.8%。颈椎间盘在旋转过程中其Z轴方向的轴向变形和最大应变呈现由小变大再变小的规律。本研究所建立的带颅骨全颈椎三维有限元模型,可用来进行颈椎旋转牵引的仿真分析。

简介：目的通过有限元分析法对比双螺栓固定系统与克氏针张力带固定系统固定髌骨横形骨折模型的稳定性。方法基于膝关节CT扫描数据,采用Mimics、Patran及Solidworks软件分别建立双螺栓与克氏针张力带固定髌骨横形骨折的有限元模型,采用Abaqus软件模拟屈膝90°髌股关节作用力600N,分别对两个模型进行力学加载,分析位移及应力分布情况。结果螺栓系统固定治疗髌骨横形骨折时,螺栓与螺母相对最大位移为0.02396mm,骨折端的最大接触应力值为47.57Mpa,骨折端的最大等效应力57.40MPa,螺栓的最大等效应力值为119.9MPa;克氏针张力带固定治疗髌骨横形骨折时,克氏针相对最大位移为0.01338mm,钢丝相对最大位移为0.00857mm,骨折端的最大接触应力值为26.24Mpa,骨折端的最大等效应力71.34MPa,克氏针的最大等效应力值为63.1MPa,钢丝的最大等效应力值为272.2MPa。螺栓及克氏针张力带均存在应力集中现象,但最大应力值均小于屈服强度。结论双螺栓固定系统与克氏针张力带固定系统均能够用于髌骨横形骨折的治疗,螺栓固定的骨折端加压力更强,应力更为分散,克氏针张力带系统钢丝应力更为集中。

简介：编码超声发射技术已在高端超声成像仪中使用,其中线性调频信号是常用的编码信号。由于通过超声系统的回波会有较大衰减,接收信号通常比较微弱,并且带有强噪声,影响成像质量。分数阶Fourier变换应用在编码超声信号处理中,可以有效提高成像质量。本研究提出一种新的成像方法,先对回波信号进行分数阶Fourier变换,再经带通滤波器滤除大部分噪声,然后通过匹配滤波器处理,最后成像。该方法同时融合了信号在时域和频域的信息,并可以进一步降低发射功率。仿真结果表明,这种方法相对于传统的成像方法可以进一步增强系统的抗干扰能力,提高信噪比,从而改善超声成像质量。

简介：嗅觉反应的主要机理包括以下五个连续的主要过程:1周围环境中的气味分子通过鼻腔中对流与扩散的双重作用,传输到嗅区;2气味分子在嗅区的上方侧向传输到达嗅粘膜表面;3气味分子被嗅粘膜表面的粘液所吸附;4气味分子在嗅粘膜层中扩散,到达嗅细胞;5气味分子的浓度在嗅细胞处达到浓度阈值,刺激嗅细胞放电,产生嗅觉。我们建立了揭示这五个主要过程的嗅觉模型,并通过理论分析得到模型的精确解。精确解定量揭示了嗅觉生理参数之间的内在关系,为进一步研究嗅觉机理提供了理论依据

简介：通过分析比较非线性时间序列动力学分析过程中使用的各种算法,选择出适合脑电分析的算法。这些算法时空复杂度较高,计算耗时。我们对这些算法进行了串行优化和改进,使其时间复杂度有不同程度的降低,并提高了其准确度;再对其进行并行化,进一步提升了算法效率。最后整个计算过程运行时间缩短为优化前运行时间的1/50。在此基础上,我们提出了脑电非线性动力学快速分析系统的设计,并使用该系统分析了癫痫脑电数据,取得了良好的结果。

简介：据JohnsonBN2015年9月18日（AdvancedFunctionalMaterials,2015.doi：10.1002/adfm.2015017.）报道,美国明尼苏达大学、普林斯顿大学研究人员发现3D打印技术或许有助于神经系统修复。神经系统疾病一直是困扰着医学工作者的一个难题。其中神经元的损伤是导致神经系统疾病的重要诱因。因此,如果要治疗这些疾病,如何修复受损神经元就成为了摆在科学家面前的头号难题。一直以来,人们都在寻找有效方法来促使受损神经元再生。研究人员在小鼠实验中证实了这一想法。利用3D扫描获得了小鼠坐骨神经的轮廓,然后再利用3D打印技术打造出了一个内含能够促进神经元再生化学成分的硅酮类支架。

简介：为获得颞下颌关节下颌骨的应力分布提供更为有效的有限元模型。用Mimics10．0导入正常人的颌面CT建立其下颌各部位的有限元模型，通过CAE软件ABAQUS6．10进行有限元分析。获得了完整的下颌骨、颞下颌关节有限元模型，及后牙咬合状态下模型各部位应力分布等数据。通过分析数据发现，关节盘高应力区主要集中在关节盘中带和后带，而关节盘各部分应力表现为关节盘颊侧应力高于舌侧，顶部应力高于底部，中带平均应力最大，后带次之，前带最小。

简介：建立坐骨神经损伤三维有限元模型，以三维有限元分析软件计算吻合口处应力和位移，为坐骨神经损伤移植提供生物力学实验基础。建立5、10、15、20mm坐骨神经损伤以自体神经移植三维有限元模型，分别对各受力模型施加10N拉伸载荷，以有限元软件（PROE5．0）计算吻合口周围各测点的应力和位移值。在相同载荷作用下模拟坐骨神经损伤以自体神经5mm移植组最大应力大于以自体神经移植10、15、20mm移植组。在10kf作用下，模拟坐骨神经损伤以自体神经20mm移植模型组最大位移大于以自体神经15、10、5mm移植组。以三维有限元法对坐骨经损伤模型进行数值计算是可行的。

简介：介绍了一种可使起搏频率按人体体幼量变化调节的起搏器模型。它使用压电晶体将人体体动转换为电压，用此信号控制起搏频率的变化。经平板车运动试验和二阶梯运动试验证明，该起搏模型能较可靠地实现体动量─—起搏频率调节功能。

简介：研究生物嗅觉神经系统模型,有助于更好地了解嗅觉机理和嗅神经的放电模式.本研究分析了K系列嗅觉神经系统模型的拓扑结构、数学基础的发展和应用,对该系列模型中的KⅢ模型进行了数值模拟及时域,频域和时频域分析;概述了K系列模型的发展和应用.由结果看出,KⅢ网络模型可以很好地模拟嗅觉神经系统的电活动.

简介：对真实人体边界模型的电阻抗断层成像进行实现,研究其成像特点。提取CT（computerizedtomography）图片中先验信息,得到基于真实人体轮廓外形的模型,利用等位线反投影算法进行仿真研究。结果表明：可以较好地反映多种不同扰动的变化,具有一定程度的目标分辨率和识别率,并可以对扰动目标实现较好的定位。说明基于真实人体边界模型的电阻抗断层成像实现是可行的,结果是可靠的,这种重构模型使得重构结果更趋近于真实人体情况,为临床研究做出初步尝试。

简介：目的研究青霉素腹腔注射制作大鼠癫痫模型的方法。方法36只Wistar雄性健康大鼠,随机分为正常对照组、癫痫模型脑电图组、癫痫模型单位放电组,每组各12只。癫痫模型组用青霉素钠按6×106U/kg腹腔注射,观察癫痫发作级别,观察脑电图变化,记录海马神经元单位放电。结果正常对照组大脑皮质脑电以α波为主要表现,频率为7~9Hz,无明显阵发性节律出现,波幅〈50μV。癫痫模型脑电图组癫痫波包括尖波、慢波、尖慢波、棘波、棘慢波等。正常对照组大鼠共记录到24个单位海马神经元放电,放电频率以中低频放电为主,放电形式以单个不均匀放电为主;癫痫模型单位放电组共记录到78个单位海马神经元放电,放电频率以高频放电为主,放电形式则以混合型放电为主;与正常对照组比较,海马神经元单位放电数、放电频率及放电形式差异均有统计学意义（P〈0.05）。结论青霉素癫痫模型制作成功后,在额叶皮质记录到各种癫痫放电,海马神经元单位放电数明显增多,放电频率高,并以混合型暴发放电为主。

简介：为了从微观的角度分析左心室射血能力,建立了仿真的动态左心室运动模型,通过估算左心室室壁微面元做功量来分析左心室功能的方法。实验结果表明,通过正常人MRI切片作比较,利用微面元的思想,计算出心动周期内做功量为0.52J,与其他方法得到的结果近似,证明了微面元思想的可行性。

简介：探讨高效能复合矫治弓丝(compositearchwire,CoAW)应用于牙齿正畸中的选优研究,并对复合矫治弓丝在正畸中的临床应用,提供理论指导及选型标准.对复合矫治弓丝正畸过程的力学行为进行了有限元分析,得到了各个不同类型弓丝对LL2、LL3、LL56的作用力-位移曲线,并由此分析得出不同类型弓丝对于不同牙齿的正畸范围.

简介：在肿瘤精确放射治疗过程中,减少照射靶区呼吸运动造成相对于静止照射野的照射位移误差量。我们采用步进电机驱动的机电一体化系统,以控制一块叠放在原加速器治疗床上的可移动平台,在治疗过程中的每一时刻,使之能够在二维冠状平面带动患者的体位,实现对肿瘤靶区实施呼吸运动造成位移的实时反向跟踪运动。通过CT扫描和图像重建的算法,可以检测出在使用运动补偿系统前后,患者肿瘤靶区在冠状平面上呼吸运动位移量的大小,经过对比后发现,后者的位移误差量确实小于前者。使用肿瘤靶区呼吸位移误差补偿系统,能够比较有效地缩减靶区的呼吸运动范围,在肿瘤精确放疗计划的设计过程中,对缩小计划靶区（PTV）范围以提高肿瘤治疗增益比（TCP）发挥了重要的作用。

简介：目的观察新型国产人工颈椎间盘系统植入山羊体内的效果，为其进一步改进和临床应用提供基础。方法12只实验山羊随机分为2组，手术组摘除颈3／4间盘，行国产人工颈椎间盘植入术，对照组不手术。分不同时间点行颈椎正侧位x线检查，测量椎间隙高度、椎间角、前凸角，并进行统计学分析。结果动物实验中所有山羊均成活，无切口感染及瘫痪，统计学比较显示，不同时间点的椎间隙高度、椎间角、前凸角无显著性差异。结论新型国产人工颈椎间盘系统操作简便，手术中出血量少，手术时间短，术后动物并发症少，恢复活动早，术后较好的保持了椎间隙高度和生理曲度。

简介：有限元分析可对形态、结构、材料和载荷情况及复杂的构件进行应力、应变分析，具有力学性能测试全面、可重复性等优点，目前广泛应用于脊柱复杂结构的生物力学研究中。文章简单介绍了有限元的概念、原理和建模方法，主要从腰椎、颈椎、内固定器械和术式选择上阐述了有限元在脊柱上应用。