移植隧道对股骨力学性能的影响

该文应用Mimics 8.1软件由膝关节螺旋CT数据重构3D股骨模型。基于该模型依据单束、双束韧带重建手术的要求,建立了膝关节正常股骨、含单移植、双移植隧道股骨的三种近似三维有限元模型。根据股骨在关节屈伸中承受载荷的性质提取压缩、弯曲和扭转三种作用力,分别加载到上述三种有限元股骨模型上,进行有限元仿真。该文提出截面应力比较法,从股骨截面应力云图中提取最大有效应力值与最大第一主应力值为指标来评定隧道对股骨承载性能的影响,通过对比分析表明:无论采用前交叉韧带重建的哪种方法,在正常压缩、弯曲和扭转的三种负载下,隧道对ACL重建后的截面应力分布状态影响不明显,对股骨最大有效应力值的影响较弱(应力变化量≤5.06%),对股骨第一主应力值的影响也较小(变化量≤6.85%)。总之,ACL重建移植隧道对股骨承载应力的影响较小。在临床手术中医生对股骨隧道的视点只需放在起止点的准确选取上。该文提出的截面应力比较法丰富了ACL重建术后的股骨力学性能评定的技术与方法。     

半月板移植的固定法对胫股关节屈曲中韧带及骨骼的力学特性影响

基于正常膝关节4个屈曲角度(0°/25°/60°/80°)下的MRI图像数据,构建了正常以及内侧半月板移植术中双隧道固定和三隧道固定的胫股关节有限元模型,对屈曲角系列下的4种模型分别施加10N?m的内外旋扭矩进行有限元仿真,得到各模型在两种载荷作用下的应力及位移分布,通过从仿真结果中提取各韧带表面的最大拉应力、韧带内的张力及韧带的最大变形量以及股骨、胫骨最大等效应力进行对比分析,获得了内侧半月板移植的双隧道/三隧道固定方法对胫股关节屈曲中韧带及骨骼力学特性的影响。结果表明:同类异体半月板移植的两种固定方法均在一定程度上改善了半月板切除引起的韧带力学行为的异常情况,尤其以采用三隧道固定后的改善更为明显。与双隧道固定相比,三隧道固定使各屈曲角度下韧带表面最大拉应力的变化更为小些,且对各韧带内张力的大小的改变也更微小;虽然三隧道固定使两种载荷作用下韧带的平均变形量的变化更大一些,但4个屈曲角度下的平均变化百分比不超过10%。同类异体半月板移植的两种固定方法均在一定程度上影响股骨和胫骨应力分布,但采用三隧道固定后的影响相对于双隧道固定的小。综合而言,三隧道固定比双隧道固定更利于移植膝韧带力学性能的恢复和胫骨/股骨接近正常的骨骼应力分布。该文的研究结果能为同类异体半月板移植手术的临床实施和术后分析提供参考数据。     

猪下肢骨骼的冲击压缩试验研究

水下爆炸或者陆地触雷爆炸时,人下肢骨骼极易损伤,为研究冲击载荷作用下股骨、胫骨的动态力学性能以及它们不同部位动态力学性能的分布规律,利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)分别对股骨、胫骨的不同部位进行不同应变率下的动态压缩实验。分别得到股骨和胫骨不同部位在不同应变率下的压缩变形情况以及应力应变曲线,进一步得到它们在冲击压缩下的抗压强度。研究表明:股骨,胫骨都对应变率具有较大的依赖性;在冲击压缩条件下,股骨和胫骨动态力学性能都表现出两端较弱,中部较强的分布规律,该研究成果对以后提高人体的抗冲击能力,加强人体冲击伤的救治与防护具有一定参考价值。     

ACL移植物初始力对胫股关节接触性能影响

为深入研究ACL重建中移植物初始力对术后膝关节性能的影响,该文从MRI数据中提取膝关节各组织来构造出正常膝关节三维模型,通过对正常膝关节添加隧道与植入ACL移植物构建出ACL单束/双束重建膝关节模型。随后在压扭、压弯及压扭弯载荷作用下通过对ACL移植物施加10N~100N范围内的初始力进行有限元仿真,以此来分析初始力对关节软骨、半月板、移植物的应力分布影响以及对关节间接触力和关节位移的影响,所得结论如下:首先,单束/双束重建胫股关节的软骨、半月板的应力分布受初始力影响较小,其最大等效应力随初始力的变化分别不超过25%和20%,但移植物上的最大应力却随初始力的增加明显增大;其次,单束重建关节中半月板传递的轴向载荷随初始力增大而增加,双束重建关节中半月板传递载荷则随着初始力的增大反而减小;最后,在初始力10N~100N范围内,胫骨前移与所承受的前向力载荷之间基本成线性关系,前移量随初始力增大而减小。根据重建关节特性曲线表明,初始力对双束重建的影响稍微小于单束重建。     

一种无图像导航下ACL重建的等距规划方法

针对膝关节前交叉韧带(ACL)移植位置不易确定的问题,采用光电跟踪技术,提出了一种基于等长规划的ACL无图像导航重建方法.首先根据韧带等距理论,设计了一种基于计算胫骨绕股骨运动过程中距离变化最小的点对的等距规划方法,然后分析了无图像导航系统的总体结构及关键技术,包括手术空间各对象的坐标转换、关节特征采集原则和表面重建方法,最后利用该方法进行了2例牛腿骨实验.结果表明,该规划方法合理有效,在股骨/胫骨的生长区域内的定位精度达1.45mm,能够满足临床手术要求.     

假体植入偏差对TKA后膝关节面间力学特性的影响

该文基于含假体膝关节的实体模型,构建包含股骨假体植入偏差的直立位TKA后膝关节模型,通过有限元仿真,分析了TKA术的假体植入偏差:股骨假体的内/外移偏差、前/后移偏差、内/外旋偏差及内/外翻偏差对含假体关节面间的力学特性的影响。分析结果表明:股骨假体相对胫骨的内翻偏差对胫骨假体衬垫的最大等效应力和接触应力分布的影响最显著。因此,在全膝关节置换手术中,应尽量减小股骨假体与胫骨间的内/外翻偏差,以控制假体关节面间的应力变化及应力分布变化,来降低胫骨假体衬垫的磨损,该文的分析结果能够为膝关节假体磨损及抗磨损膝假体形面设计提供参考。     

半月板切除对多屈曲角位姿胫股关节接触性能的影响

针对半月板损伤切除后胫股关节接触特性的变化,该文利用正常膝关节四个屈曲角度(0°/25°/60°/80°)下的MRI 图像数据,构建了正常/内侧半月板切除/外侧半月板切除/双侧半月板切除的胫股关节有限元模型,对各屈曲角度下的四种模型分别施加单一压载荷和压扭组合载荷进行有限元仿真,仿真结果表明:1) 对胫股关节的各个屈曲角位姿而言,单侧半月板损伤切除后,存留侧半月板所承担的轴向载荷及半月板表面的最大等效应力增加,其中外侧半月板切除较内侧半月板切除的增量大;2) 各屈曲角位姿下,半月板损伤切除后,胫骨/股骨软骨直接传递的轴向载荷增大,双侧半月板切除的增加量最大,单侧半月板切除对切除半月板侧的影响次之,对保留半月板一侧的影响最弱;此外,胫骨软骨上的最大等效应力以内侧/外侧/双侧切除的顺序依次增大;3) 胫股关节中外侧/双侧半月板损伤被切除后,25°和80°的屈曲角位姿下的外侧胫骨软骨上出现明显的应力集中.总之,对于各个屈曲角位姿的胫股关节,半月板损伤切除后,导致胫骨软骨/股骨软骨通过直接接触传递了更多的载荷,由此改变了软骨上的应力分布,使软骨上的最大等效应力值增加,从而引起了关节软骨退变及关节的其它综合病变.外侧半月板切除引起的胫股关节接触特性的变化比内侧半月板切除时更大,在半月板切除术中应加以重视.     

高孔隙度可再生骨支架仿真与实验研究

目的 确定单元体与股骨的最佳孔隙度骨支架结构。方法 通过扫描电镜分析选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)成形试样的微观结构;通过静力学模拟与实验分析不同孔隙度下标准结构与Voronoi多孔结构的压缩变形规律;通过生物力学仿真实验分析步态周期下标准结构与Voronoi多孔结构的应力分布情况。结果 在选区激光熔化成形的316L不锈钢微观组织中,均匀分布着细小的近六边形、伸长六边形的胞状结构和条柱状亚结构,受压时有利于分散应力,提高整体结构的稳定性;在压缩变形时,标准结构应力集中于垂直棱柱,易导致棱柱断裂引起试样倾斜;Voronoi结构连接杆的不均匀分布有利于分散应力,使Voronoi结构的最大等效应力(250.34 MPa)远低于标准结构(738.07 MPa),保证了整体受力均匀与结构稳定;在步态周期下,2种骨支架结构的应力随孔隙度的增加而增加,75%孔隙度的Voronoi结构具有更优异的承压能力与缓解应力屏蔽的作用。结论 通过模拟与试验分析,确定了单元体与股骨的最佳孔隙度及Voronoi结构优异的力学性能,验证了在步态周期下高孔隙度Voronoi骨支架结构的可靠性,为股骨置换手术提供了理论依据。     

三维正交机织玻璃纤维/环氧树脂复合材料动态力学性能的实验和理论研究

通过实验系统研究了三维正交机织玻璃纤维/环氧树脂复合材料厚度方向和面内方向的动、 静态压缩力学性能。结果表明, 动、 静态压缩载荷作用下该材料响应表现出明显的各向异性、 非线性和应变率敏感性。针对三维正交机织玻璃纤维/环氧树脂复合材料高速变形过程中不同形式的内部缺陷和微损伤的演化, 提出了一个依赖应变、 应变率的宏观损伤量, 建立了一种含损伤的非线性黏弹性本构模型。采用数据处理方法拟合了其本构方程材料参数, 在加载过程中, 模型计算值与实验结果吻合较好。     

3104铝合金高温塑性变形本构关系研究

在Gleebe-1500 热模拟机上,采用高温等温压缩试验研究了3104铝合金在高温压缩变形中的塑性变形本构关系.结果表明, 应变速率和变形温度的变化强烈影响合金流变应力的大小, 流变应力随变形温度升高而降低, 随应变速率提高而增大;可用含Zener-Hollomon 参数的本构方程σ＝(1/α)×ln{(Z/A)1/n [(Z/A)2/n 1]1/2}来描述3104铝合金高温压缩变形时的流变应力行为,解得A＝202854595.1s-1、n＝3.4046、α＝0.03886MPa-1.     

模具表面离子氮化工艺研究

研究了一种利用空气／甲烷混合气体对模具表面进行离子氮化的新工艺,分析了渗层的硬度、组织及物相。结果表明,通过加入甲烷气体,可以实现用空气直接进行离子氮化处理,通过调整甲烷流量,可以获得不同的渗氮硬度和物相。     

Report on ONR Workshop on Fracture Scaling

The paper reports on the discussions at the ONR Workshop on Fracture Scaling, held at University of Maryland in June 1999, under the chairmanship of Z.P. Baant and Y.D.S. Rajapakse. The workshop dealt with size effects in structural failure and scale bridging in mechanics of materials. The lectures at the Workshop were published in Volume 95 of this Journal. The objective of this paper is to present records and interpretations of the extensive discussions prepared by invited specialists. The records show which are the areas of disagreement among leading researchers and which are those where consensus has been reached.     

基于下一代网络的SLEE APIs的研究

对下一代网络业务逻辑执行环境(SLEE)的研究现状作了简要分析，在此基础上给出了业务逻辑执行环境(SLEE)的体系结构。为满足不同层次业务开发者编写业务(或应用)的需要，提出不同抽象粒度的SLEE应用业务编程接口(APIs)的体系框架。最后列举了两个用这些APIs实现的业务的例子。     

基于生活形态的产品设计研究

以现代产品单纯的功能诉求远不能满足市场需要为出发点,分析了设计研究与生活形态关联的重要性。介绍了生活形态的理论及其常用方法,结合现实课题的实践分析,探讨了基于生活形态的前期设计研究思路。通过示范和论述生活形态在设计研究、产品设计中起到的作用,并且以最终概念设计为延伸,提出了如何更好地进行创新的一种设计研究思路。     

对等网络技术在网络电视(IPTV)中的应用研究

本文为解决网络电视（IPTV）网络中数据服务器传输瓶颈问题,提出了一种新方法,即引入对等网络技术。文中介绍了对等网络技术原理,将对等网络技术与组播技术进行了比较,研究了对等网络在IPTV应用中的实现方法,总结出对等网络技术的优势,并提出对等网络存在的不足,以及采用DRM技术来弥补不足的方法。     

纸张表面的喷墨扩展分析

借助墨滴观测仪和工业显微镜,获取了墨滴在撞击纸张前后的状态及数据。在测量喷墨记录点亮度数据的基础上,分析了纸张表面的喷墨记录点扩展。定义了喷墨记录点内外边缘对应的反射系数,并验证了其可行性。讨论了影响喷墨记录点大小、形状、模糊度的因素,计算了不同承印材料的墨滴扩展比。     

基于符号学的产品设计研究

主要运用符号学原理来研究产品设计,把各种设计元素看作符号,研究产品符号的价值构成,产品设计的传达过程和编码规则,帮助设计者树立正确的设计价值观,从而更好地处理产品设计中各种设计元素的关系,指导设计活动的顺利进行.     

聚苯胺基电流变材料研究进展

聚苯胺基电流变液已有近30年的研究历史,但因本身电导率高导致的漏电密度大、极化能力低、悬浮稳定性差限制了其单独使用的可能,通过化学结构改性或物理共混改性以改善单一组分的性能缺陷是一种有效的改善方法。对聚苯胺进行取代、复合无机或有机粒子可以获得满足商品要求的屈服强度和悬浮稳定性能。归纳了各种聚苯胺基复合材料的制备方法,并分析了其受外场强度、体积含量、环境温度、含水情况等因素影响下的屈服强度、介电性能、悬浮稳定性、粘弹特性、表观粘度等特性,最后总结了聚苯胺基复合材料在电流变研究中存在的问题,提出了今后重点研究的方向。     

星载抛物面天线反射器太阳辐射热流分析

太阳辐射是在轨抛物面天线反射器产生变形并导致其电性能下降的重要因素。针对天线轨道位置的时变性及抛物反射器的几何特点,讨论了太阳辐射光线与轨道面的夹角、进出地球阴影区的时刻等参数。根据抛物面方程以及太阳光辐射向量,运用几何方法分析抛物面天线的自遮挡作用,并给出了相应的判据,同时利用坐标变换实现天线反射面的对地指向不变。该方法实现对在轨抛物面天线反射器的太阳辐射热流的实时分析,为准确分析反射器的热变形或热颤提供条件。     

复合微孔玻璃膜的研制（Ⅱ）

利用由原硅酸四乙酯的水解缩聚反应制得的溶胶作为涂膜液，在多孔陶瓷基体上通过多次涂膜－干燥－加热过程，最后在盐酸中浸沥，可制成多孔的无机复合玻璃膜．探索了复合玻璃膜的成膜工艺因素涂膜方式和次数，加热和酸浸沥条件对膜性能的影响