张美超
- 作品数：254 被引量：1,613H指数：22
- 供职机构：南方医科大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划广东省自然科学基金更多>>
- 相关领域：医药卫生机械工程自动化与计算机技术生物学更多>>
- 寰枢椎不稳后路椎弓根螺钉固定的三维有限元分析被引量：7
- 2008年
- 目的:建立寰枢椎后路椎弓根螺钉固定系统三维有限元模型,分析寰枢椎后路椎弓根螺钉固定的稳定性。方法:1例寰枢椎不稳标本行后路椎弓根螺钉系统固定,采用螺旋CT扫描,通过工作站将扫描获得的图像导入计算机中,利用ANSYS8.0软件建立寰枢椎不稳三维有限元模型。给予模型加载不同边界条件,模拟寰枢椎的不同运动,分析寰枢椎不稳采用后路椎弓根螺钉固定的稳定性。结果:寰枢椎不稳采用后路椎弓根螺钉系统固定在不同运动状态下应力主要集中在枢椎椎弓根螺钉的根部。前屈运动时,椎弓根螺钉根部的应力为0.350×109Pa,前屈角度为0.7°;后伸运动时,椎弓根螺钉根部的应力为0.427×109Pa,后伸角度为1.2°;侧弯运动时,椎弓根螺钉根部的应力为0.295×109Pa,侧弯角度为0.3°;旋转运动时,椎弓根螺钉根部的应力0.635×109Pa,旋转角度为0.8°。结论:寰枢椎不稳采用后路椎弓根螺钉系统固定具有良好的术后即时稳定性。
- 尹东刘斌王巧民肖丹王义生张美超赵卫东
- 关键词：寰枢椎不稳椎弓根螺钉有限元
- 寰枢椎不稳Magerl固定与椎弓根螺钉固定的生物力学分析被引量：14
- 2009年
- 目的比较寰枢椎不稳采用Magerl固定与后路椎弓根螺钉固定的术后即时稳定性和远期稳定性。方法8例寰枢椎不稳标本分别行Magerl固定和后路椎弓根螺钉系统固定,采用脊柱三维试验机Spine2000,分别给予屈伸、侧弯和旋转三种运动方向2.0N.m载荷,并用激光3D扫描仪记录,Geomagic Studio5图像软件处理得出寰枢椎的屈伸、侧弯和旋转的运动范围,分析寰枢椎不稳采用Magerl固定与后路椎弓根螺钉固定的即时稳定性和远期稳定性。结果寰枢椎不稳Magerl固定后的屈伸运动范围为(7.55±0.76)°,侧弯运动范围为(1.57±0.07)°,旋转运动范围为(5.74±0.20)°;疲劳试验后屈伸运动范围为(10.12±0.66)°,侧弯运动范围为(5.63±0.31)°,旋转运动范围为(16.71±0.89)°。寰枢椎不稳椎弓根螺钉固定后的屈伸运动范围为(1.68±0.37)°,侧弯运动范围为(0.33±0.09)°,旋转运动范围为(1.74±0.16)°;疲劳试验后屈伸运动范围为(1.98±0.40)°,侧弯运动范围为(0.59±0.36)°,旋转运动范围为(1.97±0.13)°。结论寰枢椎不稳采用Magerl固定与椎弓根螺钉系统固定均具有良好的术后即时稳定性和远期稳定性,椎弓根螺钉固定的稳定性优于Magerl固定。
- 刘斌尹东肖丹王巧民赵卫东张美超
- 关键词：寰枢椎不稳生物力学椎弓根螺钉固定
- 骨圈对椎弓根钉系统负载影响的三维有限元分析被引量：1
- 2005年
- 目的:探讨单枚人体皮质骨圈(allograftfusioncage,AFC)斜植融合术中椎弓根钉系统受力分布,并对临床常见断钉原理进行分析,为临床应用提供理论依据。方法:采用三维有限元方法(finiteelementmethod,FEM),对放置及不放置AFC的脊柱Steffee钢板固定效果进行评估。结果:未放置AFC时Steffee钢板所受最大应力约为放置AFC状态下的4.8倍;椎弓根钉与螺帽交界处所受应力为最大,尤其上位螺钉与靠近椎体侧螺帽交界处是应力值最大点,未放置AFC时椎弓根钉最大应力点约为放置AFC状态下的5.0倍。结论:螺钉与钢板交界区是容易发生断钉的区域,尤其上位螺钉与靠近椎体侧螺帽交界处是最易断钉的部位;椎弓根钉系统放置AFC会明显增强融合节段稳定性,减少断钉等并发症。
- 杨军林张美超赵卫东王永胜彭成宏肖学军王维钟世镇
- 关键词：椎弓根钉
- 虚拟现实互动技术在交叉韧带等长重建计算机辅助设计中的应用被引量：1
- 2007年
- 目的 利用虚拟现实技术还原膝关节骨性结构在屈伸运动过程中的三维空间形态，为观测膝关节面交叉韧带附丽区的相对位置变化和进一步研究前、后交叉韧带等长重建最佳等长点提供计算机辅助设计新方法。方法 采用实验与计算机仿真相结合的方法，对新鲜人体膝关节标本进行屈伸运动实验，并通过激光三维扫描方法记录、计算膝关节的空间活动指标，然后重建膝关节计算机三维模型。通过实验中的空间活动指标控制此模型虚拟运动，再现膝关节各屈伸角度下股骨、胫骨和腓骨的空间位置。结果 计算机还原出各运动角度下膝关节骨性结构（股骨、胫骨及关节面）的空间形态，利用软件Geomagic的几何计算功能可分别测量模型中各个运动状态交叉韧带附丽区两点间的三维空间距离。讨论本研究方法可以真实地记录和再现膝关节三维运动过程，从空间结构上更精确、合理地寻找重建等长点，对膝关节交叉韧带手术重建有重要临床意义。
- 姜楠黄文华张美超余正红赵卫东李鉴轶
- 关键词：交叉韧带虚拟现实等长点
- 胫骨中段骨折螺钉数量的生物力学实验被引量：6
- 2009年
- 背景:接骨板固定常用于胫腓骨骨折的治疗,主张使用长钢板低密度螺钉固定,但目前对于胫骨中段骨折应用螺钉多少问题看法不一,且缺少生物力学依据。目的:观察胫骨中段骨折用有限接触型动力加压接骨板内固定时螺钉数量对骨折生物力学的影响。设计、时间及地点:随机分组设计,对比观察,于2008-07/09在南方医科大学人体解剖学生物力学实验室完成。材料:选取新鲜20～40岁成人尸体胫骨标本45根,长度30～38cm,平均34cm。方法:45根尸体胫骨标本随机抽签法分为3组,每组15根,分别作以下3种状态下的实验。测定完整的新鲜人胫骨在扭转、三点弯曲、压缩等状态下的应力-应变指标,确定垂直压缩应力为0～1000N,扭转角度为0°～3°,三点弯曲应力为0～400N。然后制成中段斜行无缺损骨折模型,以14孔不锈钢AO有限接触型动力加压接骨板固定,分别使用6,10,14枚螺丝钉,测定扭转、三点弯曲、压缩等应力-应变指标,进行统计学分析。主要观察指标:6枚,10枚和14枚螺丝钉固定不同压缩力垂直压缩时竖直方向应变及侧方应变值,不同扭转角度扭转时平均扭矩及不同加载应力三点弯曲压缩竖直方向应变。结果:6,10,14枚螺丝钉固定垂直压缩时竖直方向应变值两两比较差异无显著性意义(P>0.05)。6,10,14枚螺丝钉固定侧方应变值两两比较差异无显著性意义(P>0.05)。6,10,14枚螺丝钉固定扭矩两两比较差异无显著性意义(P>0.05)。6,10,14枚螺丝钉固定三点弯曲竖直方向应变值分别为0.149±0.098,0.139±0.003,0.258±0.001,6枚螺丝钉和10枚螺丝钉相比,差异无显著性意义(P>0.05),14枚螺丝钉和其他两种情况相比,差异有显著性意义(P<0.01)。结论:材质相同、厚度相同、宽度相同、长度相同的钢板,使用不同数量螺钉(6,10,14枚),抗垂直压缩稳定性、抗扭转稳定性无明显差异,抗弯曲稳定性14枚螺丝钉反而较差。
- 胡新佳杨述华林博文王华肖德明徐忠世张美超赵卫东
- 关键词：胫骨骨折螺钉数量生物力学
- 有限单元法在骨科生物力学中的应用
- 从临床应用角度出发,该课题旨在研究有限元法在骨科生物力学中的应用.通过有限元及配套影像方法,建立了合理、逼真、能准确反映实际问题的骨科生物力学有限元模型,针对临床上存在的实际问题,在脊柱相关力学问题、人工关节置换和医疗器...
- 张美超
- 关键词：生物力学有限元法骨科生物力学性能
- 文献传递
- 膝关节三维解剖电子图谱的制作及在解剖学教学中的应用被引量：3
- 2011年
- 随着计算机图形图像技术的不断完善以及虚拟人研究的不断进展,已出现多种图像的三维重建方法,如使用三维重建软件（如Mimics等）对CT、MRI等影像数据进行三维重建,或者通过激光扫描仪构建标本的表面三维轮廓,也可以获得标本的三维图像.由于这些重建模型具有很强的三维直观性,应用于解剖学教学可获得较好的教学效果.
- 李鉴轶张少华焦培峰赵卫东张美超
- 关键词：解剖学教学膝关节三维重建方法图形图像技术
- 不同骨密度下松质骨螺钉生物力学性能的三维有限元分析被引量：9
- 2010年
- 目的研究不同骨密度下松质骨螺钉拔出过程中的应力分布和拔出强度,为临床骨外科螺钉植入提供生物力学依据。方法使用Solidworks建立松质骨螺钉植入模型,导入Abaqus有限元软件模拟螺钉拔出过程,计算分析低、中、高3种骨密度下模型的应力分布和拔出力变化过程。结果拔出过程中,骨的应力集中在外螺纹与骨接触处,螺钉应力主要集中于尾侧3个螺纹的尾侧螺纹面,整体应力分布沿螺钉长轴递减;螺钉在3种密度松质骨中的拔出力随拔出位移增加而增加,拔出强度分别为208.90、431.45、648.80N。结论在松质骨螺钉拔出过程中,应力集中在螺钉尾侧,拔出强度与骨密度呈正相关。
- 田冲张美超欧阳钧
- 关键词：松质骨螺钉应力分布骨密度三维有限元分析
- 髌骨的三维有限元重建及初步力学分析被引量：9
- 2004年
- 目的 :建立髌骨三维有限元模型 ,并对所建模型做出初步的力学分析。方法 :根据螺旋 CT扫描图像 ,利用 Ansys有限元软件的由下向上的点、线、面、体的建模原则 ,对髌骨三维有限元模型进行重建 ,并在重建的基础上模拟髌骨的受力机制 ,分析其应力大小和应力分布情况。结果 :建立了髌骨的三维有限元模型 ,对髌骨的有限元分析结果显示应力集中区分布在髌骨的上极和下极。结论 :建立了髌骨的有限元模型 ,该模型能逼真地反应髌骨的真实几何结构。对髌骨的有限元分析结果显示应力集中区分布在髌骨的上极和下极 ,说明骨折的好发部位即在髌骨的上下极 。
- 吴宇峰苏培基伍中庆李军朋张美超李义凯
- 关键词：髌骨有限元三维重建
- 利用Mimics和Freeform建立下颈椎三维非线性有限元模型被引量：11
- 2009年
- 目的建立具有详细解剖结构的下颈椎三维非线性有限元模型并验证其有效性。方法对健康成年男性志愿者进行CT扫描,获得C4～7节段的断层图片,将数据保存为Dicom格式,导入Mimics 9.1软件进行三维几何模型重建,形成三维图像,利用Freeform软件进行模型修改和表面划分,以IGES格式转入有限元软件Ansys 9.0完成有限元模型建模。下颈椎韧带以非线性的弹性元素建模,韧带的起止点及横截面积根据文献确定,关节突关节定义为有摩擦系数、表面滑动接触关系。在C4施加40 N的预载荷,在1.8 N.m的力矩作用下使模型产生前屈、后伸、侧屈、旋转运动,将实验结果与Moroney等实验结果对比进行验证。结果建立了具有详细解剖结构的下颈椎三维非线性有限元模型。整个模型共有145 570个节点,96 645个单元,模型在各种工况下的平均刚度与Moroney等的结果基本吻合。结论利用Mimics和Freeform建立的下颈椎模型在一定条件下是有效的,可以进行临床和实验研究。
- 苏再发贾连顺张美超陈雄生李家顺西永明李鉴轶赵卫东吴培增王芳泰
- 关键词：颈椎解剖学有限元分析非线性动力学
