骨科生物力學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用課件

骨科生物力學(xué)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用生物力學(xué)演講發(fā)展背景1.隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口老齡化帶來的骨病日益增多，而交通事業(yè)的飛速發(fā)展導(dǎo)致了創(chuàng)傷事故不斷增多，所有這些問題都使得骨科成為綜合醫(yī)院中的中堅(jiān)科室，部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)甚至涌現(xiàn)出專門的骨科醫(yī)院。2.骨科技術(shù)的飛速發(fā)展離不開其基礎(chǔ)研究所提供的技術(shù)平臺(tái)的支持，而生物力學(xué)研究技術(shù)的應(yīng)用在骨科器械和術(shù)式創(chuàng)新中具有非常重要的意義，為骨科學(xué)的發(fā)展提供了有力的保障。3|INSERTPRESENTATIONTITLE發(fā)展背景3.自20世紀(jì)70年代以來，在現(xiàn)代生物力學(xué)之父美籍華人馮元楨先生的積極推動(dòng)下，生物力學(xué)作為一門新興的邊緣學(xué)科開始在中國起步。4.骨科領(lǐng)域的發(fā)展始于1979年夏天，美國的“骨骼生物力學(xué)三巨頭”趙以憋、毛昭憲、胡留源組織了45位美國的骨外科醫(yī)生、基礎(chǔ)科學(xué)家、生物力學(xué)專家訪華，在廣州、成都和北京做了2周半的巡回演講，使中國骨科醫(yī)生和工程專業(yè)人員第一次接受了大量近代西方有關(guān)肌肉骨骼的生物力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，并對國際上骨外科手術(shù)和生物力學(xué)專業(yè)進(jìn)展的情況有了初步的了解。骨科常規(guī)的生物力學(xué)測試手段5|INSERTPRESENTATIONTITLE壓縮、拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)是人體承受的主要載荷，因此骨科常規(guī)的生物力學(xué)測試手段主要包括拉伸、壓縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)等條件下的應(yīng)力和應(yīng)變分析及彈性模量的獲取。拉伸測試主要是用于肌腱、韌帶等軟組織的力學(xué)性能的測試。壓縮測試一般用于測試負(fù)重的骨或關(guān)節(jié)的生物力學(xué)強(qiáng)度，比較骨折后不同固定器械的固定效果等。傳統(tǒng)的力學(xué)測試方法的特點(diǎn)6|INSERTPRESENTATIONTITLE傳統(tǒng)的力學(xué)測試方法獲得的是實(shí)驗(yàn)對象整體的生物力學(xué)性質(zhì)情況，對于需要了解局部應(yīng)力或應(yīng)變的變化可采用應(yīng)變片技術(shù)。該技術(shù)用于測量顱骨受撞擊時(shí)的應(yīng)力分布，脊柱運(yùn)動(dòng)過程中椎弓根的應(yīng)力分布，關(guān)節(jié)置換后局部的骨應(yīng)力分布等方面的研究，取得了良好的效果。生物力學(xué)的運(yùn)動(dòng)分析7|INSERTPRESENTATIONTITLE運(yùn)動(dòng)分析是生物力學(xué)功能評價(jià)的另一個(gè)重要指標(biāo)，常用的有離體測量和在體測量2種方法，在體測量又包括了傳統(tǒng)的步態(tài)分析技術(shù)和X線立體攝影測試分析。8|INSERTPRESENTATIONTITLE1離體運(yùn)動(dòng)分析

(Motionanalysisinvitro)10|INSERTPRESENTATIONTITLE2在體運(yùn)動(dòng)分析12|INSERTPRESENTATIONTITLE3X線立體攝影測量分析法

(RSA)14|INSERTPRESENTATIONTITLE4生物力學(xué)仿真技術(shù)生物力學(xué)仿真技術(shù)15|INSERTPRESENTATIONTITLE目前，力學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真研究主要集中在脊柱、骨盆和四肢長骨等方面。脊柱有限元的分析技術(shù)是有限元法在生物力學(xué)中研究得最早、分析得最多、也是臨床上應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。隨著有限元軟件功能的不斷完善，現(xiàn)在的模型可以逼真地模擬椎間盤、韌帶和肌肉等結(jié)構(gòu)，分析結(jié)果對相關(guān)損傷的危險(xiǎn)性可以進(jìn)行相關(guān)的預(yù)警。有限元技術(shù)在骨科的應(yīng)用包括了力學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真和醫(yī)療器械的力學(xué)性能評價(jià)及優(yōu)化設(shè)計(jì)等16|INSERTPRESENTATIONTITLE5有限元分析

(finiteelementanalysis，F(xiàn)EA)有限元分析

(finiteelementanalysis，F(xiàn)EA)17|INSERTPRESENTATIONTITLE有限元分析是1956年Turner等提出來的概念，主要用于航天航空、交通運(yùn)輸、化學(xué)化工領(lǐng)域，至1972年才首次應(yīng)用于骨科生物力學(xué)的研究。近年來這一研究方法已被醫(yī)學(xué)工作者廣泛接受。有限元分析的原理是將1個(gè)物體或系統(tǒng)分解為由多個(gè)相互聯(lián)結(jié)的、簡單、獨(dú)立的點(diǎn)組成的幾何模型。有限元分析可被用來分析比較復(fù)雜的、用一般代數(shù)方法無法精確分析的系統(tǒng)，可以提供使用其他試驗(yàn)方法無法提供的結(jié)果。18|INSERTPRESENTATIONTITLE6有限元的優(yōu)點(diǎn)結(jié)論20|INSERTPRESENTATIONTITLE簡要評述了骨科相關(guān)