骨科生物力学的发展及应用ppt课件

骨科生物力学技术的发展及应用 生物力学演讲 发展 背景 发展 背景 3 |INSERT PRESENTATION TITLE 传统的生物力学测试方法 4 |INSERT PRESENTATION TITLE 常规的生物力学测试技术在骨科基础生物力学研究领域 非常重要，主要是利用工程学的原理和测试技术对骨肌 系统的力学性质和功能进行检验和评价，同时许多骨肌 系统的术式和器械在应用到临床之前都需要进行生物力 学的测试和评价。 常规的生物力学测试方法主要是参考美国 ASTM 标准 (American Society for Testingand Materials)、 IS0或英国标准 BS(British Standards)。 骨科常规的生物力学测试手段 5 |INSERT PRESENTATION TITLE 压缩、拉伸、弯曲和扭转是人体承受的主要载荷，因 此骨科常规的生物力学测试手段主要包括拉伸、压缩 、弯曲和扭转等条件下的应力和应变分析及弹性模量 的获取。 拉伸测试主要是用于肌腱、韧带等软组织的力学性能的 测试。压缩测试一般用于测试负重的骨或关节的生物力 学强度，比较骨折后不同固定器械的固定效果等。 传统的力学测试方法的特点 6 |INSERT PRESENTATION TITLE 传统的力学测试方法获得的 是实验对象整体的生物力学 性质情况，对于需要了解局 部应力或应变的变化可采用 应变片技术。 该技术用于测量颅骨受撞击 时的应力分布，脊柱运动过 程中椎弓根的应力分布，关 节置换后局部的骨应力分布 等方面的研究，取得了良好 的效果。 生物力学的运动分析 7 |INSERT PRESENTATION TITLE 运动分析是生物力学功能评价的另一个重要指标 ，常用的有 离体测量 和在体测量 2种方法，在体测 量又包括了 传统的步态分析技术 和 X线立体摄影测 试 分析。 8 |INSERT PRESENTATION TITLE 1 离体运动分析 (Motion analysis in vitro) 离体运动分析 9 |INSERT PRESENTATION TITLE 离体运动分析是评价关节稳定性和固定器械稳定性的有 效工具。 最早使用的技术是对不同加载状态的标本进行平面摄影 ，手工测量不同标志之间的角度，原始的系统误差较大 。 激光三维扫描仪的精度可以达到 0 015 mm，该技术应 用于运动分析测试后，极大地提高了测试的精度。 10 |INSERT PRESENTATION TITLE 2 在体运动分析 在体运动分析 相对于离体标本的生物力学运动分析而言，在体运动分析则 起源于步态分析 (gait analysis)技术。 步态分析是运用力学方法和技术，并基于人体机能解剖学和 生理学的基本理论对人体行走功能状态进行测量、分析、评 价的应用研究。 治疗前后的运动分析对比，对疗效评定等方面具有积极的意 义。 返回 11 |INSERT PRESENTATION TITLE 12 |INSERT PRESENTATION TITLE 3 X线立体摄影测量分析法 (RSA) X线立体摄影测量分析法 (RSA) 13 |INSERT PRESENTATION TITLE X线立体摄影测量分析法是一种利用 X线测量骨骼系统空间位 置和运动的方法。它通过两台校准的装置对研究对象同时行 放射摄影，通过计算机辅助对研究对象进行三维运动分析。 荧光镜透视测量分析法 (FRSA)是 RSA技术动态应用的扩展。 这种方法主要是通过 1台 (平面 )或 2台 (立体 )数字减影造影设 备 (DSA)、 C型臂或 DR获得关节或脊柱运动的图像数据，然 后利用软件对图像数据进行标定、识别，从而计算、分析其 中的骨骼和骨科植入物的位置、方向和全方位自由度运动情 况。 14 |INSERT PRESENTATION TITLE 4 生物力学仿真技术 生物力学仿真技术 15 |INSERT PRESENTATION TITLE 目前，力学实验仿真研究主要集中在脊柱、骨盆和四肢长骨 等方面。 脊柱 有限元的分析技术 是有限元法在生物力学中研究得最早 、分析得最多、也是临床上应用最广泛的领域。 随着有限元软件功能的不断完善，现在的模型可以逼真地模 拟椎间盘、韧带和肌肉等结构，分析结果对相关损伤的危险 性可以进行相关的预警。有限元技术在骨科的应用包括了力 学实验仿真和医疗器械的力学性能评价及优化设计等 16 |INSERT PRESENTATION TITLE 5 有限元分析 (finite element analysis， FEA) 有限元分析 (finite element analysis， FEA) 17 |INSERT PRESENTATION TITLE 有限元分析是 1956年 Turner等提出来的概念，主要用于航天 航空、交通运输、化学化工领域，至 1972年才首次应用于骨 科生物力学的研究。近年来这一研究方法已被医学工作者广 泛接受。 有限元分析的原理是将 1个物体或系统分解为由多个相互联结 的、简单、独立的点组成的几何模型。 有限元分析可被用来分析比较复杂的、用一般代 数方法无法精确分析的系统，可以提供使用其他试验方法无 法提供的结果。 18 |INSERT PRESENTATION TITLE 6 有限元的优点 有限元的优点 19 |INSERT PRESENTATION TITLE 对于许多医疗器械来说，其力学性能的好坏往往决定了其临 床应用价值的大小，因此对其力学性能的评价很重要。 利用有限元法进行的模拟实验具有实验时间短、费用少、可 模拟复杂条件、力学性能测试全面及可重复性好等优点。 利用有限元软件的优化设计功能，可以指导医疗器械的设计 及改进，以获得更好的临床力学性能。 结论 20 |INSERT