一、踝关节骨折三维有限元模型的建立（论文文献综述）
张鑫,解品亮,费澜,邵伟荣,徐小平,沈宝良,殷勇[1]（2021）在《旋后外旋型踝关节损伤有限元模型建立及外踝完整性对后踝关节面的力学变化分析》文中研究指明目的:建立旋后外旋型踝关节损伤三维有限元模型,通过外踝是否完整分析所对应的应力数据,得到后踝关节面受力的特点。方法:选取正常人旋后位非负重状态的踝关节薄层CT图像,建立包含韧带的踝关节三维数据模型,进行有效性验证后,采用有限元方法对不同程度的损伤合并外踝骨折与否进行分析,施加载荷得到不同的踝关节应力值及后踝关节面的压力分布。结果:施加载荷时,应力最大值位于胫腓前韧带胫骨附着点。通过去除胫腓前韧带,外踝保留完整,应力最大值位于胫腓后韧带胫骨附着点为271.2 MPa,后踝关节面压力最大值为2.626MPa。当构建外踝骨折后,加载同样力时,应力最大值位于腓骨骨折面为82 MPa,后踝关节面压力最大值为7.787MPa。外踝完整进一步去除胫腓后韧带,应力最大值位于距腓后韧带腓骨附着点为132.7 MPa。当构建外踝骨折后,应力最大值位于腓骨骨折面为82.72 MPa;后踝关节面压力最大值为8.022 MPa。结论:旋后外旋型踝关节损伤外踝重建对后踝关节面应力变化具有重要意义,当外踝重建完成后能够明显减小后踝关节面的压力分布,此时后踝骨折及胫腓后韧带稳定性重建意义将凸显。
汤运启[2]（2021）在《基于高速荧光透视成像的运动鞋帮高对足踝侧切动作影响的生物力学研究》文中研究表明研究目的:足踝损伤是篮球运动中最常见的损伤之一,可能影响运动员的职业生涯,影响大众正常生活,甚至致残,严重影响生命质量。该损伤多发于踝关节,且多见于人体进行侧切动作时。高帮运动鞋作为常用的保护足踝的装备,理论上可以通过限制足踝的活动范围而预防损伤。但是实际运动中高帮运动鞋对人体运动时足踝中的踝关节和距跟关节内部骨骼间相对运动和韧带应变真实和精确的影响却存在争论。争论的源头在于运动鞋遮挡了足踝运动的采集,采取植入骨钉的方式采集足踝运动具有侵入性,在鞋上打孔又破坏了鞋体结构,传统三维运动捕捉系统通过鞋上贴点的方式又仅能获取鞋相对于小腿的运动。种种限制使得学者们无法获得在体足踝六自由度的真实且精确的运动,使该问题一直处于猜测和推论阶段。解决该问题将有助于深层次探讨引起足踝损伤的潜在危险因素,以及运动鞋对足踝损伤防护的作用。因此,本研究旨在:（1）为研究人员选择适合的足踝运动测试方法提供理论依据;（2）增加对侧切动作中在体踝关节和距跟关节内部骨骼相对运动和韧带应变等足踝运动学特征的认识,进一步探究运动鞋的鞋帮高度对踝关节和距跟关节骨骼和韧带运动损伤风险的影响;（3）通过获取在体踝关节外侧副韧带张力和踝关节和距跟关节反作用力等足踝动力学特征,进一步探讨运动鞋的鞋帮高度对足踝损伤风险的影响。研究方法:本研究共招募16名篮球运动爱好者,采用传统三维运动捕捉系统（Motion Capture System,Mocap）、三维测力台和高速双平面荧光透视成像系统（Dual Plane Fluoroscopic Image System,DFIS）同步采集受试者在裸足、穿着低帮和高帮篮球鞋完成90°侧切动作中的足踝运动学和动力学数据。通过磁共振成像技术（Magnetic Resonance Imaging,MRI）获取受试者足部的断层扫描图像并对足踝的骨骼进行建模,结合二维/三维配准技术获取侧切动作完整的踝关节和距跟关节六自由度运动的数据,根据MRI图像在骨骼上标记的韧带起止点位置建立韧带模型,并在骨骼配准的基础上使用自编程序进行韧带长度和应变的计算。使用opensim模型仿真的方法进一步计算踝关节外侧副韧带张力、踝关节和距跟关节反作用力。使用双因素重复测量方差分析方法检验测试方法和鞋帮高度对评价跟骨相对胫骨旋转运动的影响,使用单因素重复测量方差方法对踝关节和距跟关节六自由度运动学参数、踝关节外侧副韧带应变、韧带张力和踝关节、距跟关节反作用力等指标进行统计分析,采用Bonferroni法进行事后检验,显着性水平设为0.05。研究结果:（1）Mocap测得受试者完成侧切动作中跟骨相对胫骨运动的跖背屈活动度、内外翻活动度显着大于DFIS的测试结果（P<0.05）,而内外旋活动度小于DFIS的测试结果（P<0.05）。（2）与裸足相比,受试者穿着低帮和高帮篮球鞋完成侧切动作中踝关节最大背屈角、跖背屈活动度和最大外旋角显着减小（P<0.05）;距跟关节的最大跖屈角、跖背屈活动度、最大内翻角、内外翻活动度、最大内旋角、内外旋活动度等指标显着减小（P<0.05）,跟腓韧带最大应变显着减小（P<0.05）;与裸足相比,穿着高帮鞋时距腓前韧带的应变和应变率及距腓后韧带的应变显着减小（P<0.05）。与低帮篮球鞋相比,受试者穿着高帮篮球鞋完成侧切动作中的踝关节和距跟关节六自由度运动数据和踝关节外侧副韧带应变均无统计学差异（P>0.05）。（3）与裸足相比,受试者穿着低帮和高帮篮球鞋时跟腓韧带最大张力显着减小（P<0.05）,穿着高帮篮球鞋时距腓后韧带最大张力显着减小（P<0.05）;与裸足和穿着低帮鞋相比,受试者穿着高帮鞋时踝关节和距跟关节内外侧方向的关节反作用力显着增大（P<0.05）。研究结论:（1）Mocap系统测得的跟骨相对胫骨运动的结果与DFIS测得的结果存在差异。与DFIS相比,Mocap系统会高估踝关节的跖屈/背屈、内翻/外翻活动度,低估内旋/外旋活动度。（2）与裸足相比,健康人穿着运动鞋完成侧切动作时可以给踝关节提供更多的支撑和保护;与穿着低帮篮球鞋相比,穿着高帮篮球鞋并不能显着减小足踝的活动和踝关节外侧副韧带应变,因而穿着高帮鞋完成侧切动作时并不能减少足踝损伤的风险。（3）与裸足和低帮篮球鞋相比,穿着高帮篮球鞋完成侧切动作时的踝关节和距跟关节侧向剪切力显着增大,篮球运动中频繁的侧切动作可能会增大足踝关节面的磨损。
罗浩[3]（2021）在《新型胫骨远端前外侧锁定钢板的三维有限元模型建立及生物力学研究》文中研究指明目的:通过有限元分析以及生物力学测试实验比较新型胫骨远端前外侧锁定钢板与L形胫骨远端前外侧锁定钢板治疗胫骨远端骨折时的生物力学特性,为新型胫骨远端前外侧锁定钢板将来应用于临床提供理论依据。方法:1.基于正常成人下肢CT扫描数据,利用相关软件建立Rüedi-Allg?wer III型Pilon骨折（相当于OA43/C3型胫骨远端骨折,关节内骨折）三维有限元模型。再分别使用新型胫骨远端前外侧锁定钢板与L形胫骨远端前外侧锁定钢板对骨折模型进行装配固定,应用有限元软件Ansys分别对两组骨折-装配模型分别进行不同轴向力及扭转力的加载,比较两种模型在不同载荷情况下内固定及胫骨骨折模型的所承受应力的大小和分布以及骨折位移等情况。2.选取12根人工合成胫骨模型,统一制作为距离胫骨远端关节面25mm-35mm处的1cm横行骨缺损以模拟胫骨OA43/A3型骨折（关节外骨折）。将12根骨折模型随机分成两组,分别使用新型胫骨远端前外侧锁定钢板（观察组）与L形胫骨远端前外侧锁定钢板（对照组）对骨折模型进行相同的复位固定操作。所有模型皆在相同的力学测试机上测试,对两组钢板-骨折实体模型分别施加最大值为1000N的轴向载荷、最大扭矩为5N·m的扭转载荷以及大小为100N-800N的循环轴向载荷（动态压缩疲劳试验）进行非破坏性生物力学测试实验,比较两组钢板的轴向刚度与最大扭转角度以及测试是否能通过动态压缩疲劳测试。结果:1.在模拟施加轴向载荷加载时,相较于L型钢板-骨折装配模型来说,新型钢板-骨折装配模型中的模型整体承载应力、胫骨承载应力、骨折块位移相对较小,内固定承载应力较大,两组模型内固定应力主要集中于胫骨远端骨折线周围,其中新型胫骨远端钢板整体应力分布相对更均匀。在扭转载荷加载下,相较于L型钢板-骨折装配模型来说,新型钢板-骨折装配模型中的模型整体承载应力、内固定承载应力较大,而胫骨承载应力、骨折块位移相对较小,新型钢板应力集中于钢板头体交汇部分,钢板远端近骨折线处应力分布相对较少,L形钢板应力集中于钢板远端内侧与骨折线相接处,且应力集中更为明显。2.在轴向载荷静态压缩试验中,结果显示观察组钢板压缩刚度（638.16±166.56 N/mm）大于对照组钢板压缩刚度（339.69±43.56 N/mm）,差异有统计学意义（P<0.05）,静态径向扭转试验结果显示,观察组中新型胫骨远端钢板最大扭转角度（5.88±0.48°）小于对照组中L形钢板最大扭转角度（6.56±0.53°）,差异有统计学意义（P<0.05）。两组钢板均通过了加载大小为100N-800N,频率为5 Hz,持续重复100万次循环的正弦载荷动态疲劳测试,且未出现钢板断裂迹象。结论:在治疗复杂胫骨远端骨折时新型胫骨远端钢板相对于L型胫骨远端钢板在抗压缩和抗扭转方面的能力更强,胫骨、内固定系统及骨折面的应力分布更合理,骨折块移位更小。因此,可认为新型胫骨远端钢板对胫骨远端骨折较为适用且具有较好生物力学性能,优于传统外侧L型钢板固定的效果,可为今后的临床应用提供一定的生物力学依据。
李昌[4]（2021）在《四种内固定方式固定胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折有限元分析》文中提出背景:胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折是一种特殊类型的复合骨折,发病率高,常发生于低能量创伤中。由于胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折其受伤机制,导致后踝骨折移位常不明显,在常规X线中不易被发现漏诊率较高。胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝大块骨折时创伤性关节炎的发生几率大大增加。当目前胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折的治疗方法尚无统一的治疗方案,主要治疗方案有:胫骨髓内针加后踝钢板、胫骨髓内针加后踝空心钉、胫骨微创钢板加后踝钢板、胫骨微创钢板加后踝空心钉。目前,四种固定方式中那种内固定方式最好,临床尚无定论。临床上存在四种内固定方式的临床疗效研究较多,缺乏有限元模拟生物力学效果研究。目的:通过建立胫骨髓内针加后踝钢板、胫骨髓内针加后踝空心钉、胫骨微创钢板加后踝钢板、胫骨微创钢板加后踝空心钉四种内固定治疗胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折的生物力学模型,通过有限元生物力学分析软件进行应力分析,为胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折的临床治疗提供依据。方法:使用有限元三维有限元软件创建胫骨中下1/3螺旋形骨折和占胫骨远端关节面50%的后踝骨折模型并在骨折模型附加胫骨髓内针加后踝钢板、胫骨髓内针加后踝空心钉、胫骨微创钢板加后踝钢板、胫骨微创钢板加后踝空心钉四种胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折的四种生物力学模型。然后分别施加四组模型相应的约束和载荷（垂直轴向应力1000N;扭转应力10N）,模拟人体胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝大块骨折手术后在两同运动方式下的受力及位移,得出实验结果进行对比分析。实验设置标准为:（1）胫骨中下1/3骨折断端及后踝骨折断端骨折移位大于1mm不利于骨折愈合,而骨折移位大于2mm则可增加创伤性关节炎的发生几率;（2）胫骨髓内针及锁钉、胫骨钢板及螺钉、后踝空心钉、后踝钢板及螺钉应力大于450MPa可导致内固定物不可逆性形变;内固定物应力大于600MPa可导致内固定物断裂;（3）胫骨骨折端应力大于120MPa可造成骨折端骨质应力吸收。结果:将Ansys17.0输出的胫骨髓内针结合后踝钢板、胫骨髓内针结合后踝空心钉、胫骨微创钢板结合后踝钢板、胫骨微创钢板结合后踝空心钉四种内固定的数据进行对比分析得出:（1）骨折移位对比四组内固定方式下胫骨中下1/3骨折合并后踝骨折的断端移位数值均小于1mm,未达到1mm和2mm的设置标准。（2）四组不同内固定方式在两种不同荷载下,四组内固定方式在骨折断端应力数值均小于120Mpa的设置标准。但胫骨髓内针加后踝空心钉组的后踝骨折断端应力较其他三组应力明显减小。（3）四组不同内固定方式在两种不同荷载下,四组内固定方式的胫骨内固定物应力最大数值均小于450Mpa,四组内固定方式都未达到450Mpa和600Mpa的设置标准。胫骨髓内针加后踝空心钉组的内固定物应力最大值较其他三组减小。结论:（1）四种不同内固定方式在两种不同力的负载下的得到的结果均未超过本文中设定的标准,都没有出现明显骨折移位及断钉断钢板等情况。（2）胫骨髓内针加后踝空心钉组在骨折断端应力及内固定应力分布上对于其他三组更具有优势,所以这组固定的稳定性上高于其他两组。（3）胫骨髓内针加后踝空心钉组的应力云图显示本组应力分布较其他三组分布更均匀,抗轴向及扭转加载能力更好,相对来说胫骨髓内针加后踝空心钉组更具有优势,而且手术方法也更加微创。
路鹏程[5]（2021）在《3D打印踝足紧密接触型外固定支具的数字化设计、计算机仿真分析及临床应用》文中研究表明背景:踝关节骨折是创伤急诊中最常见的骨折类型之一,以稳定型骨折最为多见,临床首选石膏外固定治疗。然而长时间石膏固定常伴随一系列并发症,严重降低患者满意度和依从性,影响患者疗效和生活质量。随着3D打印技术广泛应用于康复辅具,其在国内外研究均显示出较好的临床疗效,降低因长时间佩戴所致的各类并发症。由于担忧石膏外固定的稳定效能,临床实践中倾向选择手术治疗,增加了患者痛苦和医疗支出。最新临床证据显示,新型紧密接触型石膏固定技术在踝关节骨折中取得较好的临床疗效,目前国内开展尚不广泛。基于此,迫切需要研发一种基于3D打印的新型踝足紧密接触型外固定支具,提高患者治疗疗效,减少相关并发症。研究目的:本研究拟整合紧密接触型石膏固定技术与3D打印技术的优势,通过计算机仿真分析和拓扑结构优化技术,设计一款可拆卸、精准解剖匹配和轻便透气的3D打印踝足紧密接触型外固定支具,实现骨折区域稳定外支撑,降低常见并发症发生率,并探索一条新型数字化康复支具研发思路。研究方法:根据紧密接触型石膏固定技术与可拆卸康复支具设计原理,计算机辅助设计3D打印踝足外固定支具模型。通过稳定型踝关节骨折的计算机仿真分析平台,施加高负荷运动载荷后,观察踝足外固定支具的安全性和有效性。开展OptiStruct模块拓扑优化外固定支具轻量化设计,降低支具重量,确定支具最佳镂空区域。并开展不同镂空结构的实验室机械力学测试确定所需最优镂空方式,最终形成数字化3D打印踝足外固定支具的设计模型及流程工艺。继而开展对比传统石膏固定的临床应用研究,探索新型3D打印踝足紧密接触型外固定支具的疗效、安全性及患者满意度。结果:计算机仿真分析结果显示3D打印外固定支具可有效分散骨折区域应力,维持踝关节骨折区域稳定性。拓扑优化发现设计体积分数30%为最佳约束条件,并选择梅花状镂空结构作为最优镂空结构。对比传统石膏固定,新型3D打印外固定支具在满意度评分C-QUEST 2.0上明显优于传统石膏组,二者评分差值为 11.3±1.5（95%CI 8.0 to 14.6;p=0.000<0.05）。同时 3D 打印外固定支具也取得与传统石膏固定相似的临床疗效,两组踝关节功能评分OMAS差值为8.3±8.57（95%CI-10.8 to 27.5;p=0.354>0.05）。两组中均未发现明显严重的并发症,但3D打印组未出现皮肤问题、关节僵硬和肌萎缩等传统组中常见并发症。结论:3D打印踝足外固定支具在稳定型踝关节骨折治疗中疗效肯定,患者满意度较高,可作为临床治疗的一种数字化方案。
徐晓丹[6]（2021）在《基于等几何方法的踝关节生物力学模拟与分析》文中研究指明踝关节作为人体最末端的主要承重关节,其复杂的解剖结构和运动机制,使得踝关节运动损伤较为常见。生物力学作为生物与力学的交叉,能够帮助医生更好地了解人体的力学传递机制以及损伤机理。有限元方法应用于踝关节生物力学模拟分析,可以有效地模拟拉伸、扭转等力学实验,从而解决踝关节力学模拟问题,帮助医生进行快速诊断和治疗。但是,由于踝关节模型的复杂性,难以获得韧带等组织的真实模型,导致模型精确度降低。本文提出使用双源CT数据集进行踝关节力学模拟分析。首先使用该数据集进行韧带分割,提取各个韧带三维模型,然后对提取后的骨和韧带模型进行踝关节三维模型重建得到有限元模型,最后对踝关节有限元模型进行有效性验证。在相同加载条件下,相较于以往的踝关节有限元分析,本文提出方法的计算结果与以往文献实际数据吻合程度更高,验证了本文提出方法的有效性。此外,有限元方法存在分析与几何模型脱节、单元间连续性低以及网格划分耗费时间长等问题。因此,针对上述问题,本文提出将等几何方法引入到踝关节生物力学分析中,通过采用体参数法构建踝关节的体参数化模型,将构建的踝关节各个曲面片作为一个单元组装到全局刚度矩阵,最后通过进行等几何分析得到踝关节受力传递情况。通过实验对比,验证了等几何分析方法进行踝关节力学模拟的有效性。最后,结合实际需求设计并实现踝关节力学模拟分析系统。系统调用等几何分析方法,使用该系统对踝关节基于等几何方法进行力学模拟分析,最终输出各种受力情况下踝关节各个部位的变化情况。临床医生可以通过该系统,研究韧带对踝关节稳定性的影响以及模拟分析其它生物力学特性问题。
赖嘉恒[7]（2021）在《跟骨SandersⅡB型骨折双平行螺钉不同角度内固定模型的有限元分析》文中研究表明目的建立跟骨SandersⅡB型骨折双平行螺钉与跟骨长轴成角内固定模型和双平行螺钉与跟骨长轴平行内固定模型,并对两种模型进行同样条件下的有限元分析,分析对比双平行螺钉与跟骨长轴成角和与跟骨长轴平行两种内固定方式的骨块与内固定物生物力学情况,为临床跟骨SandersⅡB型骨折治疗提供理论依据。方法将获取的健康成年男性踝关节CT数据导入Mimics软件进行跟骨网格化模型的三维重建,通过Geomagic软件对网格化模型进行拟合曲面等处理后,转化为跟骨实体模型,导入Solidwork软件中建立跟骨SandersⅡB型骨折模型,并在骨折模型上建立双平行螺钉两种不同角度内固定的模型,分别为平行双螺钉与跟骨长轴之间成角和平行双螺钉与跟骨长轴平行两种内固定术后模型,最后导入ANSYS 17.0进行有限元分析,通过设定相应的边界条件,并对两种模型均进行有限元素分割后,分别对两种模型施加垂直地面向下600N的力,以有限元分析计算,探究不同角度固定方式下骨折块的位移程度、应力分布及内固定物的形变程度、应力分布等。结果本研究建立了数种仿真模型,包括:跟骨模型,跟骨SandersⅡB型骨折模型,跟骨SandersⅡB型骨折双平行螺钉与跟骨长轴成角内固定模型及跟骨SandersⅡB型骨折双平行螺钉与跟骨长轴平行内固定模型。并对跟骨骨折内固定模型进行了完整的有限元分析条件设定。双平行螺钉与跟骨长轴成角和与跟骨长轴平行这两组模型的骨折块最大位移点均位于跟骰关节处,总位移峰值分别为0.19955mm和0.17815mm,均<1mm。双平行螺钉与跟骨长轴成角和与跟骨长轴平行这两组模型的骨折块整体应力峰值分别为98.618MPa和79.382MPa,均位于设置为与地面固定的跟骨结节处,两组模型的骨折断面最高应力均位于大骨折块的骨折面,位置均在两组模型均在跟距关节底部皮质骨骨折线处,大小分别为19.424MPa和20.994MPa。但无论是模型整体应力还是骨折断面应力,高应力区范围均小,应力分布均较为均匀,且大部分应力小。双平行螺钉与跟骨长轴成角和与跟骨长轴平行这两组模型的螺钉形变峰值分别为:0.12938mm和0.16293mm。两组模型的螺钉形变均呈现出上方螺钉形变<下方螺钉形变,且双螺钉形变最大值均为位于下方螺钉靠近跟距关节面顶端,即固定小骨折块部分的末端。其中螺钉与跟骨长轴成角组中上下两枚螺钉形变程度较为接近,而螺钉与跟骨长轴平行组中下方螺钉形变程度远大于上方螺钉,下方螺钉钉头端形变程度大。双平行螺钉与跟骨长轴成角和与跟骨长轴平行这两组模型的螺钉应力峰值分别为:39.596MPa和47.489MPa;螺钉与大骨折块骨折面相交处最大应力为8.124MPa和7.7081MPa;螺钉与小骨折块骨折面相交处最大应力为4.343MPa和4.6912MPa。两组内固定方式的螺钉整体应力均呈现出足背面靠近施压面的应力高,向两边应力递减趋势。螺钉与跟骨长轴成角组中,上方螺钉与大、小骨折块交界处应力较为均匀,交界处的高应力区域只出现在下方螺钉与骨折面的交界处,而螺钉与跟骨长轴平行组中,上下两枚螺钉均在与骨折面的交界处出现高应力区域。结论对跟骨SandersⅡB型骨折进行双平行螺钉内固定治疗时,无论是螺钉与跟骨长轴平行进钉,还是与跟骨长轴成角进钉,均能有效维持复位效果,促进骨折的愈合。而在术后单足静止站立条件下,与跟骨长轴成角的进钉方式使螺钉的应力分布更加均匀,峰值更小,致使其整体形变均匀,最大形变程度更小,具有更小的退钉、断钉风险及更好的内固定物稳定性、安全性。使用有限元分析方法对骨折模型进行生物力学研究,具有可重复性,较好的仿真性,以及足够的可信度,能为临床中各手术方式的选择提供生物力学参考。
杨捷[8]（2020）在《基于并联外固定器械的踝关节骨折被动康复方案研究》文中指出面向踝关节骨折患者的被动康复实际需求,本文以并联外固定器械为平台和载体,系统开展了被动康复方案整体设计,踝关节运动模型建立,并联外固定器械运动学逆解及康复过程有限元仿真等研究工作,全文主要成果如下:1.基于并联外固定器械的踝关节骨折被动康复方案整体设计。以并联外固定器械复位的踝关节骨折为研究场景,结合临床上持续被动运动（CPM）康复理念,提出了踝关节骨折被动康复的整体方案。方案以6-UPS并联外固定器械为康复的平台和载体;以NDI Optotrak Certus三维动态测量系统为正常踝关节运动捕捉设备;以康复轨迹映射外固定器械动平台运动,基于并联机构运动学逆解求出支链长度;利用有限元软件模拟被动康复过程,筛选并优化康复轨迹。2.正常踝关节运动模型建立与运动规律描述。通过运动测定实验的差异性分析,证明踝关节运动存在普适性规律。基于内外踝尖标记物的位置坐标,求出踝关节等效运动轴线的变化规律,即跖屈/背伸运动时为定轴线运动,自由运动等其他形式运动轴线呈“对顶圆锥”状分布;以踝关节中心为参照,求出踝关节运动角度范围,即跖屈/背伸为-31.4°～33.8°,内翻/外翻为-45.0°～30.6°,内收/外展为-25.0°～21.7°;以踝关节形心坐标为基础求出踝关节运动轨迹的边界,即正常踝关节形心的运动轨迹包含于边界包络而成的半椭球状曲面上。3.踝关节骨折被动康复生物力学分析。以踝关节运动规律为基础,选取跖屈/背伸和内翻/外翻运动曲线作为骨折被动康复轨迹,并进行曲线拟合与离散化处理。通过闭环矢量法求出并联外固定器械运动学逆解,计算在动平台不同位姿下外固定器械六根支链的长度。通过Mimics对患者CT扫描平片三维重建,获得内踝骨折状态ANSYS踝关节有限元模型。使踝关节有限元模型按照康复轨迹进行运动,模拟被动康复过程,并通过骨折断端应力阈值来判断康复轨迹的有效性。基于有限元仿真结果,筛出康复轨迹无效部分,并生成优化后的并联外固定器械支链调节参数。本文从踝关节运动测定入手,提出了正常踝关节运动的总体描述,并从中筛选出被动康复轨迹,进而实现了外固定器械的位姿映射以及康复过程的有限元仿真,可促进踝关节骨折患者尽早开展术后功能康复,为并联外固定器械骨折复位与康复的一体化提供研究思路与理论支持。
贾梦洋[9]（2020）在《基于有限元法和THUMS模型的踝关节损伤机制研究》文中研究指明目的:踝关节损伤是法医学实践中常见的损伤类型,由于其解剖结构较为复杂,确定致伤方式和损伤机制是法医学实践中的难点问题。高坠和交通事故是法医病理学实践中常见的导致踝关节损伤的原因。本研究应用数值计算模拟的方法重建摔跌和撞击情况下踝关节损伤响应过程,通过分析生物力学指标变化,以图片、动画等形式再现损伤的过程,从生物力学的角度探究踝关节损伤的主要机制和形态,从而加深对踝关节损伤机制的理解,辅助分析踝关节损伤的致伤方式和损伤机制。方法:本研究基于经过多方面验证的THUMS 4.0数字化人体模型,利用显式动力学分析系统LS-DYNA和前后处理模块LS-PrePost,加载不同的致伤条件,计算踝关节解剖结构在不同载荷下的应力、应变分布及其变化趋势等生物力学指标,从而重建不同致伤条件下踝关节损伤在时间-空间-力之间的相互响应,最终以图像、动画和力学指标来反应不同致伤条件下踝关节损伤形态和损伤机制。结果:垂直体位高坠,若着地后踝关节呈自然姿势,可形成典型的胫、腓骨末端压缩性骨折。而最常见的损伤机制为胫骨与距骨发生较大的相对位移,距骨撞击胫骨与腓骨末端形成踝关节内骨折。此外,当坠落高度较低,或足踝部内翻或跖屈等姿势角度较大时,足踝部与地面发生相对滑动,形成胫、腓骨中下段骨折,踝关节主要以广泛的韧带损伤为主要特点。与高坠所致踝关节损伤相比,撞击形成的踝关节损伤缺乏胫骨下段压缩性骨折。撞击形成踝关节损伤的机制主要包括直接撞击形成撞击部位骨折和踝关节过度曲屈或翻转形成的踝关节韧带损伤和内踝或外踝撕脱性骨折,且撞击位置离踝关节越远对踝关节影响越小。在法医学实践中,根据踝关节骨折形态,再结合体表软组织损伤区分高坠和撞击形成的踝关节损伤并不困难。结论:利用人体有限元模型以及显示动力学分析方法,可以真实直观地再现踝关节损伤的过程,较准确地判断踝关节机械损伤的致伤方式和损伤机制,为解释法医学实践中踝关节损伤的成伤机制和致伤方式提供了参考。
李君基[10]（2020）在《人体足踝步态分析及跟骨骨折力学研究》文中研究表明步态分析主要是指从运动学和力学的层面对足踝步态进行理论研究和模拟仿真,从而为研究人体运动提供一定的理论指导和学理支撑。针对足踝在运动过程中各组织受力及力传递复杂的问题,本文以足踝为研究对象,建立足部骨骼模型,通过步态运动介绍、逆向工程技术、Opensim仿真以及有限元仿真对足部运动及其力学功能进行了理论分析与仿真研究,并根据探究结果针对跟骨及骨折模式的治疗做进一步分析。本文的主要研究内容及结果如下:（1）足踝步态介绍及运动学分析。通过对足踝骨肌系统的简介,步态分析流程和周期的研究以及踝关节活动方式的研究,建立系统坐标,并以此为基础结合步态理论研究进行运动学分析。（2）足踝骨肌模型的逆向重建。以计算机断层成像理论为依据,进行研究对象的数据采集和处理,生成足部医学图像,并根据逆向工程技术,通过MIMICS软件对足踝模型进行逆向建立,同时根据表面处理技术,利用Geomagic Warp软件对腿足模型做精细化处理。（3）足踝行走、跑步和跌落的步态研究。利用人体运动仿真软件Opensim对人体正常行走、跑步和高处跌落等步态展开研究,生成步态变化的一系列曲线,根据研究结果结合骨肌建模仿真基本原理,利用ABAQUS软件对足踝模型进行静立状态的静力学分析和高处跌落的动力学分析,得到各足骨、韧带之间的应力和应变以及足踝与地面的接触应力等。结果表明在正常站立及行走状态下,各足骨以及韧带变化情况均在正常范围值内,而高处跌落时先与地面接触的跟骨、距骨会产生较大的应变和接触力,同时韧带会急剧变化,当跌落速度或高度达到一定值时,会超出足骨以及韧带承受范围,从而造成骨折或者韧带拉伤等。（4）跟骨骨折机制及固定后的稳定性研究。根据步态仿真的结果,针对高处跌落的临界状态,进一步对跟骨的骨折机制进行理论分析和有限元仿真,并采取三种典型的固定方式,对固定后的跟骨进行仿真对比。对比结果显示,采用医院定制的钢板固定后的跟骨与原始跟骨的力学状相差甚微,从而验证了固定方式的有效性和术后跟骨的稳定性。
二、踝关节骨折三维有限元模型的建立（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、踝关节骨折三维有限元模型的建立（论文提纲范文）
（1）旋后外旋型踝关节损伤有限元模型建立及外踝完整性对后踝关节面的力学变化分析（论文提纲范文）
| 1 资料与方法 |
| 1.1 踝关节CT图像的采集 |
| 1.2 三维重建及优化 |
| 1.3 有限元模型的建立 |
| 1.4 有限元模型的验证及分析 |
| 2 结果 |
| 2.1 旋后外旋Ⅰ度损伤模型 |
| 2.2 旋后外旋Ⅱ度损伤模型 |
| 2.3 旋后外旋Ⅲ度损伤模型 |
| 3 讨论 |
| 4 结论 |
（2）基于高速荧光透视成像的运动鞋帮高对足踝侧切动作影响的生物力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 问题的提出 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究目的 |
| 1.5 研究意义 |
| 1.6 研究假设 |
| 1.7 论文架构 |
| 1.8 技术路线图 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 踝关节和距跟关节的定义及解剖结构 |
| 2.2 踝关节外侧副韧带的解剖结构 |
| 2.3 足踝损伤机制 |
| 2.4 足踝运动的研究方法 |
| 2.4.1 传统运动分析方法 |
| 2.4.2 医学分析方法 |
| 2.4.3 计算机模拟法 |
| 2.4.4 DFIS与图像配准结合的新方法 |
| 2.5 鞋帮高度对踝关节的影响 |
| 2.6 文献总结 |
| 3 材料与方法 |
| 3.1 研究对象 |
| 3.2 仪器与材料 |
| 3.2.1 仪器设备 |
| 3.2.2 实验用鞋 |
| 3.3 实验流程 |
| 3.3.1 实验环境搭建及调试 |
| 3.3.2 测试前准备 |
| 3.3.3 侧切动作测试 |
| 3.4 数据处理与分析 |
| 3.4.1 三维运动捕捉系统数据处理 |
| 3.4.2 骨骼六自由度计算 |
| 3.4.3 韧带长度、应变和应变率计算方法 |
| 3.5 统计分析 |
| 4 研究一高速DFIS与 Mocap系统测量跟骨相对胫骨运动差异的对比研究 |
| 4.1 研究方法 |
| 4.2 研究结果 |
| 4.2.1 跖屈/背屈角度 |
| 4.2.2 内翻/外翻角度 |
| 4.2.3 内旋/外旋角度 |
| 4.3 讨论 |
| 4.3.1 跖屈/背屈角度对比分析 |
| 4.3.2 内翻/外翻角度对比分析 |
| 4.3.3 内旋/外旋角度对比分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 研究二运动鞋的鞋帮高度对足踝运动学的影响 |
| 5.1 研究方法 |
| 5.2 研究结果 |
| 5.2.1 踝关节的六自由度运动 |
| 5.2.2 距跟关节的六自由度运动 |
| 5.2.3 踝关节外侧副韧带的应变和应变率 |
| 5.3 讨论 |
| 5.3.1 鞋帮高度对踝关节六自由度运动的影响 |
| 5.3.2 鞋帮高度对距跟关节六自由度运动的影响 |
| 5.3.3 鞋帮高度对踝关节外侧副韧带应变的影响 |
| 5.4 小结 |
| 6 研究三运动鞋的鞋帮高度对足踝动力学影响的仿真分析 |
| 6.1 研究方法 |
| 6.1.1 数据处理 |
| 6.1.2 统计方法 |
| 6.2 研究结果 |
| 6.2.1 侧切速度 |
| 6.2.2 地面反作用力 |
| 6.2.3 韧带张力 |
| 6.2.4 关节反作用力 |
| 6.3 讨论 |
| 6.3.1 鞋帮高度对韧带张力的影响 |
| 6.3.2 鞋帮高度对踝关节和距跟关节反作用力的影响 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 研究特色及创新之处 |
| 7.3 研究局限性 |
| 7.4 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 I 知情同意书 |
| 附录 II 伦理审查表 |
| 附录 III 攻读学位期间发表的论文 |
（3）新型胫骨远端前外侧锁定钢板的三维有限元模型建立及生物力学研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 第2章 新型胫骨远端钢板与L型胫骨远端钢板固定pilon骨折的三维有限元模型建立及生物力学分析 |
| 材料与方法 |
| 1.设备及软件 |
| 2.骨折有限元模型的建立 |
| 2.1 踝关节模型的建立 |
| 2.2 定义材料属性与接触方式 |
| 2.3 网格划分 |
| 2.4 载荷设置及约束条件 |
| 3.分析指标 |
| 结果 |
| 1.两组钢板-骨折模型在轴向载荷加载下的实验结果 |
| 2.两组钢板-骨折模型在扭转力加载下的实验结果 |
| 第3章 新型胫骨远端前外侧钢板与胫骨远端外侧L型钢板固定的生物力学分析 |
| 材料与方法 |
| 1.实验材料及仪器 |
| 2.方法 |
| 2.1 胫骨远端骨折模型的制备与固定 |
| 2.2 生物力学实验方法 |
| 2.3 结果评估与统计学方法 |
| 结果 |
| 1.静态压缩实验结果 |
| 2.静态扭转试验结果 |
| 3.动态压缩试验结果 |
| 第4章 讨论 |
| 4.1 胫骨远端内侧钢板与外侧钢板的选择 |
| 4.2 有限元与生物力学实验应用 |
| 4.3 有限元模拟实验结果分析 |
| 4.4 生物力学实验结果分析 |
| 4.5 研究局限性与展望 |
| 第5章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 综述 Pilon骨折的治疗进展 |
| 参考文献 |
（4）四种内固定方式固定胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折有限元分析（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 引言 |
| 第二章 综述 |
| 2.1 胫骨干中下1/3 螺旋形骨折合并后踝骨折研究进展 |
| 2.2 胫骨干中下1/3 螺旋形骨折合并后踝骨折解剖特点 |
| 2.3 胫骨干中下1/3 螺旋形骨折合并后踝骨折的临床及影像学表现 |
| 2.4 胫骨干中下1/3 螺旋形骨折合并后踝骨折受伤机制及骨折的分类 |
| 2.5 胫骨干中下1/3 螺旋形骨折合并后踝骨折治疗原则 |
| 2.5.1 保守治疗 |
| 2.5.2 手术治疗 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 实验与方法 |
| 3.1 实验设计 |
| 3.1.1 实验方案 |
| 3.1.2 时间及地点 |
| 3.1.3 实验对象 |
| 3.1.4 实验材料 |
| 3.1.5 实验设备 |
| 3.1.6 实验软件 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 实验步骤 |
| 3.2.2 观察指标 |
| 3.2.3 实验分组 |
| 第四章 实验结果 |
| 4.1 骨折断端最大位移值 |
| 4.1.1 胫骨中下1/3 螺旋骨折断端最大位移值 |
| 4.1.2 后踝骨折断端最大移位值 |
| 4.2 骨折端最大应力值 |
| 4.2.1 胫骨中下1/3 螺旋型骨折断端最大应力值 |
| 4.2.2 后踝骨折断端最大应力值 |
| 4.3 内固定物最大应力值 |
| 4.3.1 胫骨内固定物最大应力值 |
| 4.3.2 后踝内固定物应力最大值 |
| 第五章 讨论 |
| 5.1 有限元在骨科中的应用 |
| 5.2 胫骨中下1/3 螺旋型骨折合并后踝骨折的有限元分析的设置标准 |
| 5.3 骨折移位对比 |
| 5.4 骨折端应力分析 |
| 5.5 内固定物应力分析 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间科研成果 |
| 致谢 |
（5）3D打印踝足紧密接触型外固定支具的数字化设计、计算机仿真分析及临床应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 前言 |
| 1 踝关节骨折流行病学及特征 |
| 2 踝关节骨折机制、分类体系 |
| 3 踝关节骨折的保守治疗策略 |
| 4 3D打印技术及其在康复支具领域应用 |
| 5 本课题研究目的及拟解决关键技术问题 |
| 6 参考文献 |
| 第二章 区域轮廓特征提取方式及数据提取准确性验证 |
| 1 引言 |
| 2 材料与方法 |
| 3 结果 |
| 4 讨论 |
| 5 本章小结 |
| 6 参考文献 |
| 第三章 计算机辅助设计3D打印踝足紧密接触型外固定支具模型 |
| 1 引言 |
| 2 3D打印踝足紧密接触型外固定支具的设计 |
| 3 计算机辅助设计数字化3D打印踝足紧密接触型外固定支具流程 |
| 4 本章小结 |
| 5 参考文献 |
| 第四章 康复支具领域3D打印技术及打印材料的成本分析 |
| 1 引言 |
| 2 康复支具领域常见3D打印技术 |
| 3 三类3D打印制造工艺的成本分析 |
| 4 本章小结 |
| 5 参考文献 |
| 第五章 计算机仿真分析:3D打印踝足紧密接触型外固定支具有限元分析 |
| 1 引言 |
| 2 材料与方法 |
| 3 踝关节三维实体模型建立 |
| 4 踝关节及固定支具三维有限元模型建立 |
| 5 结果 |
| 6 讨论 |
| 7 小结 |
| 8 参考文献 |
| 第六章 轻量化设计:基于OptiStruct的3D打印踝足外固定支具的结构优化 |
| 1 引言 |
| 2 OptiStruct软件概述 |
| 3 基于OptiStruct的自由形态优化设计流程 |
| 4 优化结果分析 |
| 5 优化前后验证 |
| 6 本章小结 |
| 7 参考文献 |
| 第七章 不同镂空设计的实验室机械力学测试与有限元分析验证 |
| 1 引言 |
| 2 试验准备 |
| 3 试验结果 |
| 4 梅花状镂空固定支具有限元分析验证 |
| 5 小结 |
| 6 参考文献 |
| 第八章 3D打印踝足外固定支具临床转化:从实验室设计到临床应用 |
| 1 引言 |
| 2 智能制造及3D打印流程工艺 |
| 3 临床前期人体试验 |
| 4 临床应用转化-与传统外固定石膏对比研究 |
| 5 本章小结 |
| 6 参考文献 |
| 结论 |
| 附录 中英文缩略词对照表 |
| 攻读学位期间成果 |
| 致谢 |
（6）基于等几何方法的踝关节生物力学模拟与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 踝关节有限元分析 |
| 1.2.2 等几何分析 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第2章 相关理论与技术 |
| 2.1 有限元分析 |
| 2.1.1 基本思想 |
| 2.1.2 等参思想 |
| 2.1.3 网格细化 |
| 2.1.4 等效弱形式 |
| 2.1.5 伽辽金方法 |
| 2.1.6 矩阵方程及全局组装 |
| 2.1.7 接触设置 |
| 2.1.8 整体步骤 |
| 2.2 B样条和NURBS样条 |
| 2.2.1 B样条基函数 |
| 2.2.2 B样条基函数的导数 |
| 2.2.3 B样条曲面以及实体 |
| 2.2.4 NURBS |
| 2.3 等几何分析基本流程 |
| 2.4 等几何方法与有限元方法的对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 提取韧带模型后的踝关节有限元分析 |
| 3.1 韧带三维模型构建 |
| 3.1.1 数据采集 |
| 3.1.2 图像预处理 |
| 3.1.3 韧带分割 |
| 3.2 踝关节三维模型建立 |
| 3.3 有限元模型的建立 |
| 3.3.1 材料赋值 |
| 3.3.2 接触模拟 |
| 3.3.3 边界条件和载荷设置 |
| 3.4 实验分析 |
| 3.4.1 对比实验设置 |
| 3.4.2 踝关节有限元模型的有效性评估 |
| 3.4.3 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于等几何分析的踝关节力学仿真 |
| 4.1 方法设计 |
| 4.1.1 踝关节体参数化模型构建 |
| 4.1.2 等几何分析 |
| 4.2 实验分析 |
| 4.2.1 实验环境 |
| 4.2.2 实验设置 |
| 4.2.3 评估标准 |
| 4.2.4 结果分析 |
| 4.2.5 模拟踝关节外侧韧带损伤对踝关节稳定性的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 踝关节力学模拟分析系统设计与实现 |
| 5.1 系统应用背景及需求 |
| 5.2 系统总体结构设计 |
| 5.3 系统实现 |
| 5.3.1 模块实现 |
| 5.3.2 实例分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果目录 |
| 致谢 |
（7）跟骨SandersⅡB型骨折双平行螺钉不同角度内固定模型的有限元分析（论文提纲范文）
| 英文缩略名词对照表 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 前言 |
| 第2章 材料与方法 |
| 2.1 材料 |
| 2.1.1 志愿者 |
| 2.1.2 硬件及软件 |
| 2.1.3 内固定物规格 |
| 2.2 方法 |
| 2.2.1 获取跟骨CT图像 |
| 2.2.2 建立跟骨模型 |
| 2.2.3 建立跟骨SandersⅡB型骨折模型 |
| 2.2.4 建立跟骨SandersⅡB型骨折内固定模型 |
| 2.2.5 有限元分析的条件设定与运算 |
| 第3章 结果 |
| 3.1 跟骨模型 |
| 3.1.1 跟骨网格化模型 |
| 3.1.2 跟骨实体化模型 |
| 3.2 跟骨SandersⅡB型骨折模型 |
| 3.3 跟骨SandersⅡB型骨折内固定模型 |
| 3.3.1 跟骨SandersⅡB型骨折双平行螺钉与跟骨长轴平行内固定模型 |
| 3.3.2 跟骨SandersⅡB型骨折双平行螺钉与跟骨长轴成角内固定模型 |
| 3.4 有限元分析条件 |
| 3.5 有限元分析运算结果 |
| 3.5.1 骨块位移 |
| 3.5.2 骨块应力 |
| 3.5.3 内固定物形变 |
| 3.5.4 内固定物应力 |
| 第4章 讨论 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 综述 跟骨骨折生物力学与临床治疗研究进展 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）基于并联外固定器械的踝关节骨折被动康复方案研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 踝关节骨折康复理念与方案 |
| 1.2.2 踝关节康复器械 |
| 1.2.3 踝关节运动学及生物力学分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 踝关节骨折被动康复方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于并联外固定器械的被动康复方案 |
| 2.2.1 被动康复方案提出依据 |
| 2.2.2 被动康复方案组成 |
| 2.3 踝关节骨折被动康复方案可行性分析 |
| 2.4 正常踝关节运动测定实验 |
| 2.4.1 实验步骤设计 |
| 2.4.2 实验准备与设备调试 |
| 2.4.3 运动测定实验开展 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 踝关节运动模型建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 测定实验运动差异性分析 |
| 3.2.1 同一被测试者运动差异性 |
| 3.2.2 不同被测试者运动差异性 |
| 3.3 踝关节运动轴线 |
| 3.3.1 跖屈/背伸运动等效运动轴线 |
| 3.3.2 自由运动等效运动轴线 |
| 3.4 踝关节运动范围 |
| 3.4.1 踝关节中心定义 |
| 3.4.2 踝关节运动角度 |
| 3.5 踝关节运动轨迹建模 |
| 3.5.1 踝关节形心运动轨迹 |
| 3.5.2 踝关节运动滑移 |
| 3.6 踝关节运动模型描述 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 踝关节被动康复生物力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 被动康复轨迹制定 |
| 4.3 并联外固定器械运动学逆解 |
| 4.3.1 外固定器械运动学模型 |
| 4.3.2 动平台标记物标定 |
| 4.4 踝关节被动康复有限元仿真 |
| 4.4.1 踝关节受力分析 |
| 4.4.2 踝关节骨折有限元模型建立 |
| 4.4.3 被动康复过程仿真与验证 |
| 4.5 外固定器械调节方案生成 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）基于有限元法和THUMS模型的踝关节损伤机制研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 材料和方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 综述: 踝关节损伤机制的研究进展 |
| 参考文献 |
| 附表 |
| 中英文对照缩略词表 |
| 攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果 |
| 致谢 |
（10）人体足踝步态分析及跟骨骨折力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究方法及意义 |
| 1.2.1 研究方法 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 足踝步态分析现状 |
| 1.3.2 跟骨骨折研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 足踝步态运动分析 |
| 2.1 人体足踝骨肌组织 |
| 2.2 步态运动的研究 |
| 2.2.1 步态运动流程 |
| 2.2.2 步态指标 |
| 2.3 步态理论分析 |
| 2.3.1 系统坐标建立 |
| 2.3.2 运动学分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 足踝三维逆向重建 |
| 3.1 足踝骨肌CT图像预处理 |
| 3.1.1 计算机成像技术 |
| 3.1.2 数据采集及处理 |
| 3.2 基于医学图像的骨肌模型重建 |
| 3.2.1 医学图像预处理 |
| 3.2.2 骨组织三维重建 |
| 3.3 基于CAD足骨模型的精细化处理 |
| 3.3.1 数据处理与曲面建模 |
| 3.3.2 偏差分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 足踝步态肌力分析及有限元仿真 |
| 4.1 基于Opensim步态动力学分析 |
| 4.1.1 模型建立及计算方法 |
| 4.1.2 行走与跑步步态研究 |
| 4.1.3 高处跌落研究 |
| 4.2 骨肌建模仿真基本原理 |
| 4.2.1 生物力学模型的控制方程 |
| 4.2.2 有限元仿真 |
| 4.3 足踝有限元模型前处理 |
| 4.3.1 模型建立 |
| 4.3.2 设置材料属性 |
| 4.3.3 单元类型选取及网格划分 |
| 4.4 足踝步态静力学分析 |
| 4.4.1 分析前处理 |
| 4.4.2 计算结果分析与对比 |
| 4.5 足踝跌落动力学分析 |
| 4.5.1 前处理设置 |
| 4.5.2 分析结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 跟骨骨折分析及固定后的稳定性研究 |
| 5.1 跟骨形态特征 |
| 5.2 骨折发生机制研究 |
| 5.2.1 跟骨骨折理论分析 |
| 5.2.2 跟骨骨折有限元仿真 |
| 5.3 三种固定形式的跟骨力学稳定性比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
四、踝关节骨折三维有限元模型的建立（论文参考文献）
- [1]旋后外旋型踝关节损伤有限元模型建立及外踝完整性对后踝关节面的力学变化分析[J]. 张鑫,解品亮,费澜,邵伟荣,徐小平,沈宝良,殷勇. 中华骨与关节外科杂志, 2021(11)
- [2]基于高速荧光透视成像的运动鞋帮高对足踝侧切动作影响的生物力学研究[D]. 汤运启. 上海体育学院, 2021(09)
- [3]新型胫骨远端前外侧锁定钢板的三维有限元模型建立及生物力学研究[D]. 罗浩. 南昌大学, 2021(01)
- [4]四种内固定方式固定胫骨中下1/3螺旋形骨折合并后踝骨折有限元分析[D]. 李昌. 吉林大学, 2021(01)
- [5]3D打印踝足紧密接触型外固定支具的数字化设计、计算机仿真分析及临床应用[D]. 路鹏程. 南方医科大学, 2021
- [6]基于等几何方法的踝关节生物力学模拟与分析[D]. 徐晓丹. 东华大学, 2021(01)
- [7]跟骨SandersⅡB型骨折双平行螺钉不同角度内固定模型的有限元分析[D]. 赖嘉恒. 福建医科大学, 2021(02)
- [8]基于并联外固定器械的踝关节骨折被动康复方案研究[D]. 杨捷. 天津大学, 2020(02)
- [9]基于有限元法和THUMS模型的踝关节损伤机制研究[D]. 贾梦洋. 苏州大学, 2020(03)
- [10]人体足踝步态分析及跟骨骨折力学研究[D]. 李君基. 沈阳工业大学, 2020(01)