一、膝关节压缩实验研究（论文文献综述）
李钟鑫[1]（2021）在《膝关节单间室假体置换的生物力学研究》文中提出膝关节是骨性关节炎的高发区域,这与膝关节的独特功能有关,一方面它是人体主要的承重器官,另一方面膝关节软骨组织的磨损后修复慢,并且该过程是不可逆。因此,在人体膝关节发生病变时,尤其是单间室发生病变时,如何进行治疗才能使患者能够正常生活,是国内外骨科医生关注的焦点。本文分别从有限元仿真和实验分析两个角度对膝关节单髁置换进行了相关研究,分析总结了单髁置换前后膝关节的生物力学变化情况。整个研究主要包括三大部分:人体全膝关节模型的建立及验证,不同截骨参数（内外翻角,纵向截骨深度、内侧胫骨平台截骨厚度）对单髁置换后膝关节的生物力学响应,膝关节单髁置换前后的实验分析。人体全膝关节模型的建立是基于一名健康志愿者左下肢的CT图像和MRI图像。本章通过将多种软件相互结合,硬骨直接利用CT复原,其他软组织通过人为制作的方式获取,以这种创新、高效的方式建立了精细的膝关节模型,大大提高了建模效率。该模型包括:股骨、胫骨、腓骨、髌骨、股骨软骨、胫骨软骨、髌骨软骨、腓骨软骨、半月板、内外侧韧带、十字韧带、髌韧带。并且,以两种不同加载方式对模型进行了有效性验证。验证方式一是在1000N竖直载荷下,膝关节各个软骨组织的应力分布、内外侧间室载荷的分布、半月板的应力分布情况等。验证方式二是模拟临床中的抽屉效应,即对膝关节胫骨近端中点施加134N推力,方向向前,然后统计胫骨上端的位移变化情况,同时统计十字韧带及内外侧韧带的应力分布。最后,通过统计分析两种验证方式的结果,均与现有文献及实验结果相接近,从而模型的有效性得到了验证,为后续深入研究打下了基础。在健康全膝关节模型基础上形成不同截骨参数对单髁置换后膝关节的有限元分析。结合临床中牛津膝单髁置换常见的并发症,通过有限元软件,模拟了不同截骨参数植入单髁假体,包括:不同内外翻角度对单髁置换的有限元分析,胫骨纵向过切深度不同对单髁置换的有限元分析,胫骨平台不同截骨厚度对单髁置换的有限元分析。并且,为更加真实模拟人体膝关节在行走过程中的力学分布特点,通过Life MOD模拟出人体在正常步态过程中膝关节的关节力,并将此结果作为所有模型的边界载荷。通过分析统计发现,不同截骨参数单髁假体植入后,膝关节各个组织的生物力学情况分布有着明显的差异。并且,考虑到患者的个体差异,单髁置换后高发的并发症,以及骨科医生对于手术操作的熟练程度等,本研究给出了在临床单髁置换中各个截骨参数的推荐值,比如:内外翻角度在外翻2°到内翻5°最为适宜,纵向截骨最大过切深度不能超过3mm,内侧胫骨平台截骨误差不能超过±2mm。膝关节单髁置换前后的实验分析则是基于第四代人工复合骨。根据胫骨的尺寸大小,选择合适的单髁假体,并邀请经验丰富的骨科医生将单髁假体植入健康的膝关节。通过动态应变测量系统和I-Scan压力测量系统分别测量了单髁置换前后相同感兴趣区域的骨应变分布情况,以及内外侧间室的载荷分布情况等。通过将结果数据整理发现,单髁置换前后膝关节的生物力学情况发生了显着的变化。同时,我们将实验结果与有限元结果进行了对比分析,发现在标定的感兴趣区域实验所得数据与有限元仿真所得的数据基本吻合。这也从另一个方面验证了有限元分析的可靠性,达到了实验分析与数值模拟相互验证的目的。综上所述,单髁置换前后膝关节的各个组织的应力应变分布情况都会发生明显变化;并且不同的截骨参数对单髁置换的效果有着明显的影响,甚至直接影响着单髁置换治疗效果。
吴明锦[2]（2020）在《基于天然软骨结构定向结构水凝胶的制备及其力学性能研究》文中提出关节软骨作为人体关节处的重要组成部分,具有低弹性模量、高可变形性、优良的润滑和耐磨特性,可以有效减缓冲击、吸收振荡。由于人工髋/膝关节是人体承载最大的生物摩擦副,关节软骨要承受人体关节运动所致的周而复始的摩擦,使其不断的磨损和退化,导致骨关节炎疾病的发生,最终只能依靠人工关节置换重建关节功能。目前人工植入假体的接触形式主要以“硬-硬”和“硬-软”为主,存在耐磨性不够高等问题,迫切需要对天然关节软骨的结构和力学性能进行系统研究,从而为构建仿生关节软骨材料奠定基础。因此,本论文主要基于对天然关节软骨分层结构研究,仿生设计具有定向结构的仿生关节软骨材料,这对于解决现有人工关节材料的磨损,提高其使用寿命具有重要的研究意义。本文以牛膝关节软骨为研究对象,开展其静态力学、动态力学及生物摩擦学性能研究,分析软骨接触界面摩擦润滑机理,探究关节软骨的多层结构与其软骨力学承载的关系。结果表明,载荷越大,关节软骨应变速率越快,应变量越大;摩擦系数随载荷的增大呈现先减小后增大再减小的趋势。“硬-软”接触条件下,加载速度越大,变形率越大,在加载速度为0.3mm/s时,关节软骨围限压缩条件下浅表层的变形率可达80%;在相同的加载速度下,关节软骨不同层区的变形率不同,浅层区变形最大,中间层次之,深层区变形最小。对比非围限循环压缩试验,关节软骨在围限压缩时,各层区的变形率都比较大,而且关节软骨变形过程存在变形不连续性。基于对天然关节软骨分层结构的研究,仿生设计并制备了具有定向结构的仿生关节软骨水凝胶材料,探究了纳米粒子方向性分布对定向结构水凝胶静态和动态力学性能的影响。结果表明:定向结构水凝胶中Fe3O4纳米粒子竖直或水平分布时,Fe3O4纳米粒子含量越低,抗拉强度越高,最大可达2.209MPa,压缩弹性模量越低,蠕变量越大。Fe3O4纳米粒子含量相同时,竖直分布的定向结构水凝胶压缩弹性模量高于水平分布的,抗拉强度和蠕变量低于水平分布的。循环压缩条件下,Fe3O4纳米粒子含量相同时,水平分布的定向结构水凝胶变形率最大,最大可为45%,杂乱分布次之,垂直分布的变形率最小;Fe3O4纳米粒子分布方向相同时,含量越高,变形率越小。相对于非围限压缩,定向结构水凝胶在围限压缩时变形率都较大,而且变形连续。这表明,垂直分布的Fe3O4纳米粒子具有支撑作用,可用于减缓冲击、抵抗变形。
张兰[3]（2020）在《钛合金骨小梁力学性能研究及应用》文中研究说明随着三维打印技术（Three-dimensional printing technology,3D printing technology）在医疗领域的蓬勃发展,超多孔界面在人工关节假体的应用成为骨科治疗领域的一大进步且临床效果良好。3D打印的金属骨小梁多孔结构在骨科植入的应用上具有独特优势,其性能直接影响植入假体的骨长入以及强度安全。设计具有合适孔隙率和承载能力强的骨小梁结构应用在骨科植入物表面,能够提高人工关节置换术的质量。本文对钛合金骨小梁结构的力学特性及其在胫骨平台假体的应用开展研究工作,为提高植入假体的骨长入和强度安全进行探索。首先,采用有限元分析软件ANSYS对开放式和晶体两大类胞元结构的几何特性及力学性能进行了分析比较,用3D打印高分子材料胞元模型进行了实验验证。选择合适孔隙率的胞元构建了截面为矩形和圆形的多胞元骨小梁模型,数值模拟比较了不同胞元构建的两种截面骨小梁模型的承载能力和应力分布规律。结果表明,胞元结构的几何形状及孔隙率对承载能力有较大影响;适当地加粗胞元丝径可以提高结构的承载能力;不同结构的压缩破坏位置均在结构丝的拐角处;断丝会导致晶体胞元骨小梁结构的承载能力降低而应力大幅度增加（最大约3倍）。然后,根据上述对不同结构的分析比较结果,选择了一种晶体胞元结构构建了六种不同孔径和孔隙率的矩形截面骨小梁模型,并通过数值模拟分析比较了其力学性能。采用3D打印技术制备了五种长方体钛合金骨小梁支架,实验测量了丝径、孔径和孔隙率并对通孔率进行了检测,还通过实验研究了其压缩性能。设计制造了3D打印钛合金骨小梁拉伸试件,通过实验和仿真研究了其拉伸性能。数值模拟结果表明,相同丝径骨小梁承载能力随单元边长的增大而降低,丝径加粗一倍可使骨小梁承载能力提高约十倍。实验结果表明,钛合金骨小梁的丝径较理论值变大而孔径和孔隙率较理论值变小,但其内部通孔率检测结果良好;骨小梁压缩试件的压缩特性曲线具有明显的四阶段特征,压缩性能参数随单元尺寸不同有着明显的变化规律;骨小梁拉伸试件的拉伸破坏形式为骨小梁丝径断裂。由于3D打印得到的骨小梁结构表面具有较小的几何不规则性和不均匀的表面光滑度,导致了丝径、孔径与孔隙率的实测值与理论值存在差异,进而导致了压缩与拉伸实验获得的力学特性参数高于理论值。最后,对钛合金骨小梁界面胫骨平台假体模型进行了设计计算。根据上述对钛合金骨小梁的实验研究结果,选择了四种不同尺寸骨小梁胞元为基础,按照弹性模量的大小组配了三种分区骨小梁结构,建模时进一步考虑了与胫骨整合面骨小梁截面特点对骨生长的影响,构建了包括胫骨平台假体实心部分、胫骨平台假体骨小梁和胫骨的计算模型共六种。通过有限元仿真分析比较了不同模型在胫骨整合面的应变分布规律。数值模拟结果显示,Box8细径2.25-2.0-2.5组配骨小梁,采用切割面与胫骨整合,在负载单倍体重时具有较好的骨生长特性,可以适应术后尽快下地的需要。
陈广东[4]（2019）在《镇痛药早期干预对骨关节炎软骨下骨影响的实验研究》文中研究表明第一部分:早期使用COX-2抑制剂对小鼠内侧半月板失稳骨关节炎模型建立过程中的软骨下骨影响目的:探讨早期使用COX-2抑制剂对小鼠DMM骨关节炎模型建立过程中的软骨下骨影响。方法:选取50只雄性C57BL/6J小鼠,随机分为5组:假手术组（Sham group）,关节炎模型+安慰剂注射组（DMM+vehgroup）,关节炎模型+5mg/kg COX-2抑制剂注射组（DMM+C5 group）,关节炎模型+10mg/kg COX-2抑制剂注射组（DMM+C10 group）,关节炎模型+20mg/kg COX-2抑制剂注射组（DMM+C20group）,每组10只小鼠。采用横断内侧半月板韧带来诱导骨关节炎模型的建立,在开始造模后,每组分别腹腔注射0.1mL的安慰剂、5mg/kg COX-2抑制剂、10mg/kg COX-2抑制剂和20mg/kg COX-2抑制剂,每周注射3次。Sham组的手术过程与其余几组相同,但不切断内侧半月板韧带。四周后,小鼠安乐死,收集膝关节标本,进行Micro-CT、原子力显微镜（AFM）分析、苏木素&伊红染色（H&E）和番红快绿染色（Safranin O-Fast Green）等检测。结果:Micro-CT结果显示相对于Sham组,DMM+veh组胫骨内侧软骨下骨量增加,呈现为软骨下骨硬化状态;而三种浓度的COX-2抑制剂组胫骨内侧软骨下骨量相对于DMM+veh组降低,与Sham组相比,骨量亦有所降低。AFM结果显示,与Sham组相比,DMM+veh组软骨下骨弹性模量降低,而DMM+C5组、DMM+C10组和DMM+C20组弹性模量则有进一步降低趋势（p<0.05）。病理组织学染色结果显示Sham组软骨表面完整,软骨形态良好,关节软骨蛋白聚糖丢失不明显,无明显结构破坏,软骨细胞形态以及着色正常。DMM+veh组关节软骨浅层部分蛋白聚糖丢失,软骨表面粗糙、不连续,部分软骨表面不规则。DMM+C5组、DMM+C10组、DMM+C20组软骨情况与DMM+veh组无显着性差别。滑膜HE染色结果显示,DMM+veh组的滑膜形态略差于Sham组,而DMM+C5组、DMM+C10组、DMM+C20组滑膜情况与DMM+veh组相比,尚未出现显着差别。结论:COX-2抑制剂对小鼠DMM模型建立过程中软骨下骨重塑有一定程度的影响,降低了软骨下骨硬化,而对软骨未产生明显影响。第二部分:曲马多对小鼠DMM模型建立过程中软骨下骨的影响目的:探讨曲马多对小鼠DMM骨关节炎模型建立过程中的软骨下骨影响。方法:实验采用50只8周龄雄性C57BL/6小鼠,随机分为5组,每组10只:假手术组（Shamgroup）,关节炎模型+安慰剂注射组（DMM+vehgroup）、关节炎模型+曲马多注射组（10mg/kg,20mg/kg,40mg/kg）。Sham组进行手术创伤后未切断小鼠内侧半月板韧带;而DMM组在小鼠右侧膝关节施行内侧半月板去稳定手术后随即缝合,术后第二天向小鼠腹腔内注射等量的无菌生理盐水;关节炎模型+曲马多注射组（10,20,40 mg/kg）在小鼠腹腔内注射不同浓度相同剂量的曲马多溶液。整个注射过程持续四周,每周三次,而后采用脱颈法处死小鼠,收集小鼠右侧膝关节,分别行Micro-CT、原子力显微镜（AFM）、苏木素&伊红染色（H&E）和番红快绿染色（S afranin O-Fast Green）等检测。结果:Micro-CT结果显示,相对于Sham组,DMM+veh组胫骨内侧软骨下骨量增加,呈现为软骨下骨硬化状态。DMM+veh组较Sham组软骨下骨BV/TV有所升高（p<0.01）,曲马多组的 BV/TV 低于 DMM+veh 组和 Sham 组（p<0.05）。AFM 结果显示,与Sham组相比,DMM+veh组软骨下骨弹性模量有所降低,而DMM+T10组、DMM+T20组和DMM+T40组弹性模量亦有所降低（p<0.05）。病理组织学染色结果显示,Sham组软骨表面完整,软骨形态良好,关节软骨中蛋白聚糖丢失不明显,无明显结构破坏,软骨细胞形态以及着色正常。DMM+veh组关节软骨浅层部分蛋白聚糖丢失,软骨表面粗糙、不连续,部分软骨表面不规则。DMM+T10组、DMM+T20组、DMM+T40组软骨情况与DMM+veh组无显着性差别。滑膜HE染色结果显示,DMM+veh组的滑膜形态略差于Sham组。与DMM+veh相比,DMM+T10、DMM+T20组滑膜评分未见显着性差异（p>0.05）。结论:曲马多干预小鼠DMM模型建立的过程中,对关节软骨影响甚微,主要对软骨下骨重塑产生了一定程度的影响,降低了软骨下骨硬化。第三部分:COX-2抑制剂或曲马多联合阿伦磷酸钠对小鼠DMM模型建立过程中软骨下骨的影响目的:探讨COX-2抑制剂或曲马多联合阿伦磷酸钠对小鼠DMM模型建立过程中的软骨下骨影响。方法:实验采用60只8周龄雄性C57BL/6小鼠,随机分为6组,每组10只:假手术组（Shamgroup）,关节炎模型+安慰剂注射组（DMM+vehgroup）、关节炎模型+COX-2抑制剂注射+安慰剂注射组（DMM+C20+vehgroup）,关节炎模型+COX-2抑制剂注射+阿伦磷酸钠注射组（DMM+C20+A40 group）,关节炎模型+曲马多注射+安慰剂注射组（DMM+T10+veh group）以及关节炎模型+曲马多注射+阿伦磷酸钠注射组（DMM+T10+A40 group）。采用横断内侧半月板韧带来建立骨关节炎模型,按照实验设计,开始造模后,腹腔注射0.1mL的安慰剂、20mg/kg COX-2抑制剂、10mg/kg曲马多和40mg/kg阿伦磷酸钠等,每周注射3次。Sham组的手术过程与其余几组相同,但不切断内侧半月板韧带。四周后,小鼠安乐死,收集膝关节标本,进行Micro-CT、AFM分析、HE染色和番红-O快绿染色等检查。结果:Micro-CT结果显示,相对于Sham组,DMM+veh组胫骨内侧软骨下骨量增加,呈现为软骨下骨硬化状态;而DMM+C20+veh组相比于DMM+veh组表现为胫骨内侧软骨下骨量降低。相比于DMM+C20+veh组,DMM+C20+A40组中胫骨内侧软骨下骨量有所升高（p<0.05）。同样的,相比于DMM+T10+veh组,DMM+T10+A40组中胫骨内侧软骨下骨量亦有所升高（p<0.05）。AFM结果显示,与Sham组相比,DMM+veh组软骨下骨弹性模量有所降低,而DMM+C20+veh组弹性模量则进·步降低。相比于DMM+C20+veh组,DMM+C20+A40组中胫骨内侧软骨下骨弹性模量有所升高（p<0.05）。同样的,相比于DMM+T10+veh组,DMM+T10+A40组中胫骨内侧软骨下骨弹性模量亦有所升高（p<0.05）。病理组织学染色结果显示Sham组软骨表面完整,软骨形态良好,关节软骨中蛋白聚糖丢失不明显,无明显结构破坏,软骨细胞形态以及着色正常。DMM+veh组关节软骨浅层部分蛋白聚糖丢失,软骨表面粗糙、不连续,部分软骨表面不规则。DMM+C20+veh组,DMM+C20+A40组,DMM+T10+veh组以及DMM+T10+A40组软骨无显着性差别。DMM+C20+A40组以及DMM+T10+A40组中滑膜评分略低于DMM+C20+veh组以及DMM+T1 0+veh组。结论:阿伦磷酸钠和COX-2抑制剂或曲马多联合使用能够提升小鼠DMM模型建立过程中的软骨下骨量,改善软骨下骨生物力学性能。此外,阿伦磷酸钠和COX-2抑制剂或曲马多联合使用可以部分改善滑膜反应,对膝关节软骨无明显影响。
曹武警[5]（2019）在《步态自适应仿生膝关节假肢系统建模及智能控制方法研究》文中研究说明安装假肢是当前下肢截肢患者恢复行走能力的唯一手段。对于膝上截肢患者来说,膝关节是其所穿戴下肢假肢系统最重要的关节组件。传统膝关节假肢作为纯机械系统,缺少类人行为的感知与交互控制系统,不能自动适应步速、步态时相和运动模式等步态的变化,造成穿戴者运动能力的降低、畸形步态以及能量消耗的增加。随着现代假肢学的进步,融合机械仿生、多源传感和主动控制的智能膝关节假肢,已经成为膝上截肢者提高行走能力、实现生理步态的重要手段。智能膝关节假肢研究的关键在于如何通过仿生系统建模和合适的智能控制方法,实现步态（相位、步速、运动模式）自适应。因此,本文拟进行步态自适应仿生膝关节假肢系统建模及智能控制方法研究,重点研究液压阻尼智能膝关节假肢系统建模,并基于运动学、力学信息建立适应不同人体、变化步速与运动模式的智能交互控制机理与方法。具体研究内容如下:（1）智能仿生膝关节结构及人机耦合动力学建模。通过阻尼型和动力型智能膝关节假肢工作特性与正常人膝关节工作机理对比研究,确定了阻尼仿生方式。进而对膝关节假肢结构特性和智能膝关节假肢不同类型阻尼特性进行研究,提出了基于液压阻尼的智能仿生膝关节假肢机械结构设计方法,重点研究了用于智能膝关节假肢阻尼力矩控制的电控液压阻尼缸结构。分别设计了单电机直推板式、单电机蝶形阀片式、单电机正交式、双电机扇形口式、双电机针阀式电控流量调节阻尼缸结构,研究分析不同电控液压阻尼缸结构特性,基于双电机针阀式电控流量调节阻尼缸进行了三维物理本体建模。通过下肢假肢系统摆动相人机耦合动力学建模和仿真分析,阐述了液压膝关节假肢阻尼力矩调节机理。（2）典型运动模式下智能膝关节步态变换机制与控制研究。通过传感信息来源分析和踝关节特殊腿管结构设计,构建了基于角度传感器、压力传感器、加速度计的硬件传感系统。通过正常人及假肢穿戴者行走步态相位研究,确定了智能膝关节假肢步态相位控制区间和目标,提出了基于运动学、力学信息的步态相位识别算法。通过不同运动模式下的下肢假肢穿戴者步态相位分析,提出了智能膝关节假肢在平地、上/下坡、上/下楼梯五种典型运动模式下的步态相位识别及液压阻尼控制方案。此外,又通过采集健康人髋膝关节角度数据,对下肢行走运动模式识别进行了仿真研究。通过基于BP、基于动量梯度的BP和基于改进的L-M反传算法的神经网络模型运动模式分类仿真分析,探究了基于下肢关节角度的运动模式识别神经网络算法的可行性。对比分析训练的学习率和误差率,发现L-M神经网络训练效果最佳,为以后智能膝关节假肢运动模式识别研究提供了参考。（3）膝关节假肢速度自适应智能控制算法研究。首先对基于足底压力和单侧脚掌着地时间的速度识别方案进行了对比分析,确定了基于单侧脚掌着地时间的行走速度识别方法。通过对健康人生理步态研究,提出了基于摆动相最大屈曲角度和摆动相关节角度复现的差异化控制目标的速度自适应控制算法。当膝关节假肢速度自适应控制目标为摆动相最大屈曲角度时,确定了其目标区间为6070°,并建立了基于摆动相最大屈曲角度的模糊逻辑速度自适应控制算法。当控制目标为膝关节摆动相角度复现时,提出了基于NARX神经网络和微粒群优化的阀门开度预测控制算法,并对预测控制进行了摆动期仿真分析,证明了其良好的跟随效果。对比分析两种控制目标算法,确定了基于摆动相最大屈曲角度的模糊逻辑速度自适应算法作为实验样机控制算法。（4）智能膝关节性能测试实验研究。通过智能膝关节假肢性能评估研究现状总结,分析了智能膝关节假肢性能评估研究常用的时空参数、角度、力参数和生理参数。试制了液压阻尼型智能膝关节假肢实验样机,搭建了功能模拟与测试平台。首先进行了平台验证测试,证明其能较好地模拟人体下肢运动。然后基于该平台进行了智能膝关节假肢摆动相最大屈曲角度控制和对称性研究,揭示了不同速度下智能膝关节假肢实现生理步态阻尼调整的规律。最后进行了膝上截肢患者膝关节假肢穿戴测试对比研究,不同速度下的实验测试表明所提出的速度自适应智能控制算法可通过阀门开度的调节有效达到控制目标,并在偏爱行走速度、摆动相最大屈曲角度控制方面,相比传统膝关节假肢均具有更好的效果。本研究为步态自适应智能仿生膝关节假肢研究奠定了理论基础,实现了高性能智能膝关节假肢设计方法的创新,并有效推动智能下肢假肢技术的进步。
朱敏[6]（2019）在《个体化全踝关节假体距骨组件的设计及骨整合实验研究》文中研究说明研究背景全踝关节置换术（TAR）是治疗终末期踝关节炎的有效手段,TAR具有保留踝关节运动功能,缓解疼痛、降低感染率及避免出现继发性临近关节退变等突出优势。目前全踝关节假体的研究主要存在如下困境:现有全踝关节假体的设计,尤其是距骨组件的设计仍不能满足个体踝关节复杂的生物力学和运动学要求;现有假体的结构材料和界面材料不统一,假体-骨界面的骨整合困难,假体感染、松动、下沉等并发症仍较常见;在新型全踝关节假体的研制中,如何将实体的假体模型和多孔化的骨连接面有机地结合,快速设计和制造具有骨连接面多孔化的个体化假体组件有待研究。基于上述问题,本课题旨在利用三维数字化重建技术,建立负重位状态下踝-全足的三维模型,设计和分析假体模型,简化假体的骨连接面结构为多孔支架模型,分析新型含铜抗菌Co-Cr合金多孔支架的骨整合机制,规范假体模型和多孔化的骨连接面间适配设计流程,利用生物医用3D打印技术,快速制造个体化全踝关节假体距骨组件样件,为新型假体的问世和临床应用提供理论和实践基础。材料和方法1.负重位踝关节-全足数字化三维建模（1）一名志愿者行足踝部负重位PedCAT锥形束CT（CBCT）扫描,测量扫描时间和成像时间,扫描数据以医学数字成像通信标准（DICOM）格式导出。（2）Mimics软件中阈值选择、区域增长、图像分割,建立踝关节-全足的骨性三维模型,在软件中单独提取距骨模型。（3）Geomagic软件对模型进行网格检查、纠错和平滑处理,形成曲面化的计算机辅助设计（CAD）三维模型,生成封装文件以初始图形交换规范（IGES）格式输出。2.个体化全踝关节假体距骨组件模型设计及有限元分析（1）参考现有全踝关节假体的参数和设计理念,设计距骨组件的滑车关节面和几何固定装置。（2）根据全踝关节假体距骨组件在矢状面上的弧形截骨或角状截骨方式,以及是否行外侧面截骨,设计不同截骨方式的个体化距骨组件模型;设计假体为截骨面全覆盖型,计算各种模型的截骨量和截骨面积。（3）对各种个体化距骨组件模型进行三维有限元分析,选择双足站立时的接触力作为输入载荷,计算假体和截骨后距骨的应力分布,分析假体的静态稳定性。3.观察新型含铜抗菌Co-Cr合金多孔支架对细胞生物学行为的影响（1）计算机辅助设计三维支架模型,用新型含铜抗菌Co-Cr合金粉末,激光选区熔化（SLM）技术制备多孔圆柱形支架,其直径为10mm、总高为3.5mm,底层为实心、高度为0.5mm,多孔层为金刚石正8面体结构、高度为3mm。（2）根据支架的孔隙率进行实验分组,分为40%、60%和80%孔隙率三组,对应的孔径为201μm、373μm和454μm。（3）压缩实验检测三组支架的力学性能,扫描电镜观察三组支架的多孔结构表面特征,制备浸提液检测材料的毒性。（4）清洗和灭菌多孔支架后,将L929细胞种植在三组支架上,高糖DMEM培养基培养2天、4天和8天,进行相关生物学检测。（5）全骨髓法分离及培养骨髓间充质干细胞（BMSCs）,将BMSCs种植在三组支架上,成骨诱导培养基培养2天、4天和8天,进行相关生物学检测。4.研究新型含铜抗菌Co-Cr合金多孔支架促进骨整合的机制（1）设计并制备60%孔隙率、孔径为373μm的Co-Cr合金多孔圆柱支架,其直径为5mm、总高为5.1mm,底层为镂空结构、高度为0.1mm,多孔层也为金刚石正8面体结构、高度为5mm。（2）根据Co-Cr合金成分进行实验分组:不含铜组及含铜组。（3）压缩实验检测两组支架的力学性能,扫描电镜观察两组支架的多孔结构表面特征。（4）清洗和灭菌多孔支架后,将BMSCs种植在两组支架上,成骨诱导培养基培养2天、4天和8天,进行相关生物学检测。（5）清洗和灭菌多孔支架后,对9头山羊进行右侧股骨远端两种多孔支架交叉植入术。术前和术后1天、30天、45天、60天采取山羊颈内静脉静脉血,火焰原子吸收法测定山羊血清铜离子浓度。术后90天时处死所有山羊,即刻行右膝关节正侧位X线摄片。取出含多孔支架的山羊股骨标本,行Micro-ct检查,将数据导入DataViewer软件中分析,用支架周围骨组织容积灰度值来推测两组支架周围骨密度（BMD）差异。含支架的山羊股骨标本经过固定、修块、脱水、光聚合树脂包埋、EXAKT硬组织切片机粘片、切片和磨片,制作两张连续的硬组织切片,并将切片对应标本和位置进行编号,以便进行切片分析时对应同一个标本的相邻植入位置。将上述每个支架获得的2张硬组织切片中,选取1张在拉曼光谱仪下光谱指认,选择扫描区域扫描,并结合和环境扫描电镜扫描,综合分析两组多孔支架-骨界面的组织成分差异。上述每个支架获得2张硬组织切片的另一张切片行亚甲基蓝-酸性品红染色,而完成了拉曼光谱和电镜扫描的切片继续行Goldner三色染色;所有染色切片在Olympus数字切片工作站放大20倍后数字化储存。软件打开数字化切片,计算两组多孔结构内部和周围的成骨面积,对比分析两组间的差异。5.制造个体化全踝关节假体距骨组件样件（1）对COA+LO截骨方式的距骨组件模型进行骨连接面多孔化的适配设计,打印模型以STL格式导出。（2）打印模型导入SLM打印机,设置的45°倾斜支撑,制造个体化新型含铜抗菌Co-Cr合金距骨组件。（3）假体去支撑、抛光、清洗后,大体观察和金相显微镜下观察假体的外形、滑车关节面和多孔化的骨连接面。6.统计方法结果以平均值、标准差表示,使用SPSS20.0统计学软件进行单因素方差分析或者T检验分析,定义P<0.05时结果有统计学意义。结果1.双侧足踝部CBCT负重位扫描时间为20秒,成像时间为3分钟。负重位足踝部骨性三维模型全面的复现了双足站立时踝关节-全足骨性空间位置和结构,并提取了距骨的骨性三维模型。2.设计了空心圆柱固定茎、2枚销钉的固定装置,以及完全个体化、解剖化滑车关节面的距骨组件。设计了四种不同截骨方式的距骨组件模型,计算了四种模型的截骨量和截骨面积,具体如下:（1）距骨顶弧形截骨（AOA）:3153.8 mm3,877.9 mm2;（2）距骨顶弧形截骨+外侧面截骨（AOA+LO）:3920.3 mm3,1030.4 mm2;（3）距骨顶角状截骨（COA）;3892.4 mm3,947.6 mm2;（4）距骨顶角状截骨+外侧面截骨（COA+LO）;4432.9 mm3,1114.3 mm2。建立了四种假体的三维有限元模型,计算出假体和截骨后距骨的应力分布,结果提示含外侧截骨的AOA+LO组和COA+LO组应力分布比不含外侧截骨的AOA和COA更好,弧形截骨和角状截骨差别很小。3.压缩实验结果提示,不同孔隙率的三种多孔支架的抗压强度均满足临床使用要求。电镜下观察到40%孔隙率组的多孔化结构部分被残留的熔融粉末颗粒堵塞,而更大孔尺寸的60%和80%孔隙率组无堵塞等情况。浸提液相关的细胞培养和划痕实验证明该新型含铜抗菌Co-Cr合金材料无细胞毒性。L929细胞在支架上培养结果:（1）细胞FM和PI双染色后观察,在培养2天时,40%孔隙率组细胞增殖具有优势;但培养4天和8天时,60%孔隙率组相对于40%和80%孔隙率组增殖最为明显,凋亡更少。（2）细胞存活状态下进行了扫描电镜,观察到细胞数量随培养时间的增加而变化,呈现为逐步增多趋势;培养8天时,60%孔隙率组的细胞数量明显多于其他组,且有统计学差异。BMSCs在支架上成骨诱导培养结果:（1）CCK-8结果示各培养时间点上三组之间没有统计学差异,但在总的细胞数值上,60%孔隙率组高于其他组。（2）在各培养时间点,激光共聚焦显微镜下观察到60%孔隙率组的细胞增殖更为明显,凋亡更少。（3）培养2天和4天时,代表ALP活力的OD值在三组间没有显着差异,培养8天时,60%孔隙率组明显大于40%和80%孔隙率组;各培养时间点,60%孔隙率组的OCN含量均大于其他组。4.电镜下观察两组多孔支架的未观察到粉末颗粒堵塞现象。压缩实验结果提示,不同成分的两组多孔支架抗压强度均满足临床使用要求。BMSCs在两组支架上成骨诱导培养结果如下:（1）CCK-8结果示各培养时间点上含铜组与不含铜组之间无统计学差异。（2）在各培养时间点,激光共聚焦显微镜下观察到含铜组与不含铜组的细胞增殖、凋亡无显着差异。（3）在各培养时间点,代表BMSCs成骨分化趋势的ALP和OCN结果在含铜组与不含铜组间无显着差异。多孔支架植入山羊体内后的实验结果:（1）术后31天其中一头羊突然死亡,其数据不纳入统计分析;（2）获得了8头羊各个时间节点的完整数据,行统计学分析的结果是血清铜离子值在支架植入后逐渐增高,第15天达到高峰,为16.28±3.43μmol/L;（3）术后获得8个标本的膝关节正侧位片未见支架脱出和移位;（4）Micro-ct数据转换后的容积灰度值,每个支架随机选取了1个区域,各组获得16个数据,行统计学分析的结果是含铜组的灰度值均值为对142±12,不含铜组为121±10,含铜组高于不含铜组;（5）完成了每组16张硬组织切片的拉曼光谱和扫描电镜分析,并定义了965 cm-1处的磷酸振动峰为骨组织的特征峰,对比分析得出含铜组支架-骨界面的磷酸根含量及骨含量明显高于不含铜组;（6）完成了每组16张硬组织切片的亚甲基蓝-酸性品红染色,以及每组16张硬组织切片的Goldner三色染色。数字化切片在软件下进行对比分析,得出含铜组骨整合具有优势。最后,定量分析每组32张切片的多孔结构内部和周围的成骨面积,所获数据进行统计分析的结果是含铜组均多于不含铜组。5.应用SLM技术制造了COA+LO截骨方式的全踝关节假体距骨组件,假体与设计模型一致。假体的滑车关节面光滑、反光;骨连接面的多孔结构均匀,与假体主体浑然一体。显微镜下观察到假体表面光滑、无空洞,腐蚀后可见组织形貌与激光扫描路径一致;多孔结构的孔隙大小和形状一致,各孔隙间的三维空间互相连接,无粉末颗粒堵塞现象。结论1.负重位足踝部三维数字化模型真实地还原了人体双足站立时踝关节-全足各骨的三维空间结构,为距骨组件的设计与分析提供了基础。2.不同截骨方式的个体化全踝关节假体距骨组件模型中,距骨顶角状截骨联合外侧面截骨（COA+LO）的模型具有综合优势。3.3D打印Co-Cr合金假体的多孔结构参数为60%孔隙率、孔径373μm时,有利于细胞增殖和BMSCs成骨分化。4.相同多孔结构参数的含铜与不含铜Co-Cr合金假体对BMSCs生物学行为影响无差异,而新型含铜抗菌Co-Cr合金多孔假体在体内有利于骨整合。5.提出了个体化假体多孔化骨连接面交互设计的方法,制造了新型含铜抗菌Co-Cr合金全踝关节假体距骨组件。
但敏超[7]（2019）在《人体下肢骨骼肌力学响应及主动肌肉力反馈控制研究》文中研究说明人体数字模型因具有较高的灵活性以及可重复性被广泛应用于生物医学工程、交通安全、体育运动以及其他人体活动领域的生物力学研究。目前建立的人体有限元模型大多基于动物实验获取软组织的材料参数,且较少在有限元模型中考虑肌肉的主动控制策略。本文以团队前述研究所建立的人体下肢3D主动肌肉模型为基础,目的在于进一步提升模型的生物逼真度,同时,耦合相应的肌肉控制策略,建立可监测运动状态下组织应力的下肢生物力学模型,主要研究成果如下:1、以动物骨骼肌和人体下肢骨骼肌为实验样本,针对应变率以及骨骼肌纤维方向两个参数进行单轴压缩实验,研究实验参数变化对骨骼肌被动压缩力学响应的影响规律。实验结果表明:动物骨骼肌的力学响应与人体骨骼肌存在较大差异,应变率对骨骼肌力学特性影响显着,其应力随应变率的增大而增大;骨骼肌纤维方向对力学特性的影响也很显着,90度纤维方向的压缩应力明显大于0度纤维方向。2、建立与实验工况相同的骨骼肌有限元模型进行数值模拟,研究三种不同材料本构（三阶QLV模型、二阶Ogden模型、一阶Ogden耦合三阶QLV模型）的力学特性,基于逆向有限元方法,通过参数反求与优化,拟合骨骼肌压缩实验曲线,确定骨骼肌的最优材料本构模型及其材料参数。仿真结果表明:一阶Ogden耦合三阶QLV材料本构模型能够较好的表征骨骼肌的被动力学特性,实验结果与仿真结果具有较高的一致性。3、基于已获得的材料参数,更新下肢有限元模型中软组织的相关参数,同时,耦合三种不同的肌肉力控制方法（CMC、PID、CMC耦合PID）,建立主动肌肉力可控的下肢有限元模型,研究不同控制方法下肢运动学的差异性,结合实验数据,验证模型的有效性。仿真结果表明:采用CMC耦合PID的控制方法,能够较好的拟合实验数据,可以实现主动肌肉力控制。本研究基于课题组已有的人体3D主动肌肉下肢模型,通过骨骼肌材料特性实验及参数反求优化进一步提升了模型的生物逼真度,同时,通过对比分析并建立新的肌肉控制策略,耦合于下肢有限元模型中,实现了有效的运动控制与动态加载下的应力监测。该集成肌肉控制策略的新模型将为人体下肢损伤分析、辅助装备设计等奠定理论与模型基础。
王世雷[8]（2019）在《压缩载荷下全膝关节软骨缺损和修复力学行为的实验研究及仿真分析》文中提出膝关节是人体主要的运动枢纽和承重组织,具有活动量大,载荷复杂和应力高等特点,使膝关节软骨损伤成为常见的临床疾病。而多项研究发现,不论是关节软骨的损伤退化还是修复,力学因素都发挥着重要的作用。本文从实验研究和仿真分析两个方面探究在压缩载荷下不同状态的膝关节软骨的力学特性。首先,利用数字图像相关技术对全层缺损和半层缺损修复样本在不同的压缩量下,探究天然软骨,人工软骨及其交界处在浅表层,中层和深层不同层区应变变化的规律,结果发现修复区的轴向应变（Ex）,横向应变（Ey）和剪切应变（Exy）都呈现出明显的异质性。两种不同的缺损修复模型,轴向应变的变化规律不同。侧向应变和剪切应变都与宿主侧软骨有明显差别,并且由于人工软骨的植入,宿主区,修复区及交界区的浅表层,中层和深层软骨的侧向应变和剪切应变都呈现出区域特性的变化。其次,在全膝关节样本上制作股骨软骨完整和缺损实验模型,模拟膝关节直立状态,分别沿股骨力线方向对其以不同的加载速率加载到不同的载荷,将接触式压力感测片I-SCAN插入到关节腔股骨软骨和半月板之间,测量在加载过程中接触区域内压力的分布,峰值接触压力,平均接触压力和接触面积的变化。结果发现:不同加载速率,不同载荷和缺损都会改变膝关节的力学状态。对于完整样本,股骨软骨的平均接触压力和峰值压力随着加载速率的提高而增加,接触面积随着加载速率的提高而减小。当股骨软骨出现缺损时,不仅会在缺损边缘产生应力集中,关节腔内压力分布规律与完整软骨不同,而且主要承载区域会由股骨软骨与半月板接触区向其他接触区转移。此外,在不同的加载阶段,膝关节软骨和半月板之间的载荷分担也会发生变化。再者,同样利用全膝关节样本在股骨软骨和半月板接触区的主要压力承担部位制作圆形,三角形,方形和梯形四种不同形状的股骨软骨缺损实验模型,并使用琼脂糖凝胶配制两种压缩模量高低不同的人工软骨植入到样本缺损处,使用生物胶使其与宿主软骨粘合,完成缺损样本的修复。对完整样本,缺损样本和修复样本以相同的加载方案加载,结果发现:全膝关节软骨缺损和修复会使整个接触区域内压力分布重新分配。对于不同缺损形状的样本,都会在缺损边缘处产生明显的应力集中,有的情况下甚至可以达到同位置完整样本的3倍或5倍。并且在其他区域产生不正常的压力分布,使接触区内整体压力分布与完整组不同。利用低压缩模量的人工软骨修复缺损后,边缘应力集中现象虽有所缓解,但某些局部边缘处的压力仍大于完整组。高压缩模量的人工软骨在修复区承担的压力较大,在数值上接近天然软骨的水平,并且边缘应力集中现象基本消除,但在整个接触区域内压力分布仍与完整组存在些许差别。最后,建立全膝关节三维有限元模型,在股骨软骨和半月板接触区分别制作圆形,方形,三角形和梯形四种不同形状的股骨软骨全层缺损,对模型进行有限元仿真分析,结果显示缺损的存在不仅会明显改变股骨软骨上接触区应力和压力的分布状态,而且半月板和胫骨软骨的力学状态也会发生变化。另外,在加载完成之后,某些缺损边缘处也会产生应力集中。综上结果分析,不同的力学刺激都会对膝关节软骨的力学特性产生影响,并且全膝关节股骨软骨缺损和修复都会使关节腔内接触压力分布发生变化,甚至完全改变了正常生理状态的压力分配,对膝关节的健康和损伤治疗都有巨大影响。
李志强[9]（2019）在《幼年和成年关节软骨的滚压棘轮行为及多种载荷下力学性能的研究》文中进行了进一步梳理关节软骨是膝关节的主要组成成分,作为人体重要的承载组织,对传递载荷、缓冲震荡起到至关重要的作用,也对处在受载荷作用的关节起着十分重要的保护作用。随着大时代的到来,膝关节软骨疾病患者呈现了年轻化的新特点。因此我们着力研究不同年龄段的膝关节软骨的力学性能并进行差异性对比。机械疲劳是造成关节软骨损伤的主要因素,关节软骨缺损后再生能力是极为有限。所以,我们以软骨自身有无缺损及不同年龄段为实验的基本条件,对成、幼年关节软骨在滚压循环载荷的棘轮行为及多种载荷的力学性能进行研究。这些研究对防治膝软骨疾病有现实的意义,同时还能为人工软骨的研制提供力学参考。本文实验研究了猪膝关节软骨在滚压载荷作用下的力学性能,通过新滚压装置在控制不同的滚压速率、压缩量,应用数字图像相关技术,完成连续滚压加载下缺损与完整软骨的力学性能对比;并在此实验的基础上,以出生3-4周新鲜的幼年软骨和成年软骨为研究对象,对其进行循环滚压加载实验。测出成年和幼年软骨在不同压缩量,不同滚压速率,不同缺损尺寸条件下的滚压棘轮行为。实验发现压缩量越大,缺损的软骨比完整软骨更易出现较大的应变,软骨缺损处有应力集中现象。随着滚压速率的增加,最大稳定应变也相应越快达到。压缩量对成年软骨和幼年软骨各层区的棘轮应变差异影响很大,浅表层尤为突出。软骨的抵抗滚压能力由于年龄情况的不同而有所不同,幼年软骨组织响应变形的速度更快。成、幼年软骨棘轮应变率变化与滚压速率成反比,但各组滚压速率下滚压应变率都是在持续减小。对成、幼年软骨不同缺损尺寸的滚压棘轮行为研究,发现微型缺损的软骨并没有发生应力集中现象,常规缺损软骨的棘轮应变有一定的增加,而最大缺损尺寸的关节软骨棘轮应变值到达顶峰。通过对成年和幼年关节软骨进行静态蠕变-动态滚压加载、静态蠕变-蠕变恢复结合动态滚压加载以及动态压缩-滚压加载的实验研究。发现俩组软骨压缩蠕变-蠕变恢复仍然有较大的没有恢复的变形,但幼年软骨的粘弹性较好。用DIC技术观察成、幼年软骨不同层区的应力应变研究,发现在多种载荷作用幼年软骨的各层棘轮应变均要高于成年软骨。完成的轴向压缩蠕变对后期的滚压循环加载的棘轮应变有抑制作用,并且发现蠕变时间的增加,使得抑制效果也有加强。而实验先进行的轴向循环压缩对后期的滚压循环加载的抑制作用较小,抑制的作用小于蠕变后滚压载荷的加载。实验还发现除浅表层棘轮应变变化明显外,经过压缩循环后的滚压加载会使幼年软骨中层区出现了较高的棘轮应变。
方乐[10]（2017）在《关节软骨的动态力学性能研究》文中研究说明膝关节为人体最大且构造最复杂的关节。人在整个生命周期中对膝关节的使用非常的频繁,其中膝关节软骨在膝关节活动中起重要作用,其主要功能为稳定膝关节,传递膝关节负荷力,缓解压力。在压力作用下,膝关节软骨被压缩,解除压力,又可伸展,类似于弹性垫的效果,可以保护软骨下的骨骼不受破坏。在强力骤然运动时,膝关节软骨发生冲撞和摩擦损伤的概率很大,膝关节软骨的动态力学性能是关系到膝关节功能是否正常运行的一个重要力学指标,对建立膝关节软骨损伤的精细化仿真模型以研究膝关节软骨损伤机理具有重要意义。与关节软骨在准静态条件下的力学性能相比,人们对其动态力学性能的研究较少,这是因为生物软组织材料在动态加载条件下的力学测试难度很大。鉴于此情况,本文在传统霍普金森压杆实验系统的基础上发展了一套能准确测试关节软骨动态力学性能的霍普金森压杆实验技术,成功获得了关节软骨的动态压缩应力-应变曲线,并发展了 ZWT本构模型,从而得到了能够准确描述关节软骨在很宽应变率范围内力学性能的非线性粘弹性本构模型。关节软骨的力学性能与其所在生理部位关系较大,而与物种关系不大。由于人体膝关节软骨获取困难,而猪膝关节软骨与人膝关节软骨在材料本构与参数属性上有相类似之处,故可用猪膝关节软骨代替人膝关节软骨对膝关节软骨的动力特性进行研究。本文选取新鲜的猪后腿膝关节处关节软骨作为研究对象,首先利用电子万能疲劳试验机对其进行了准静态压缩测试。实验结果表明关节软骨具有明显的粘弹性性质和应变率效应。本文针对膝关节软骨这种软物质在传统霍普金森压杆实验测试中存在的试样两端应力无法平衡及透射信号弱的问题,提出了相应的改进措施,并采用改进后的分离式霍普金森压杆对猪膝关节软骨进行了不同应变率下的冲击压缩实验,获得了成年猪膝关节软骨在五种应变率下即500s-1、1000s-1、2000s-1、2700s-1和3500s-1的应力-应变曲线,分析了应变率对关节软骨动态力学性能的影响。本文对不同猪龄膝关节软骨进行了生化成分测定,并根据霍普金森压杆实验技术获得了 3种不同猪龄膝关节软骨在应变率3500s-1的应力-应变曲线,探讨了不同年龄关节软骨生化成分对关节软骨动态力学性能的影响。本文以ZWT本构模型为基础,发展了一个更适合生物软组织材料的本构模型。通过对实验数据进行拟合得到了模型中的材料参数,得到了膝关节软骨ZWT本构模型,可用于描述关节软骨在准静态及高应变率下力学性能的非线性粘弹性本构模型,拟合结果与实验结果重复性好,可为以后膝关节的有限元仿真提供关节软骨的材料参数。
二、膝关节压缩实验研究（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、膝关节压缩实验研究（论文提纲范文）
（1）膝关节单间室假体置换的生物力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 膝关节置换国内外研究现状 |
| 1.2.1 牛津膝单髁假体的发展 |
| 1.2.2 移动式单髁置换的优势 |
| 1.2.3 UKA并发症及翻修 |
| 1.3 国内外研究关注的问题 |
| 1.4 本文研究内容及主要特点 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 主要特点 |
| 第二章 完整全膝关节建模及有效性验证 |
| 2.1 研究意义 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 膝关节骨结构三维模型建立 |
| 2.3.2 膝关节软骨及韧带三维模型建立 |
| 2.3.3 全膝关节模型实体化及装配 |
| 2.3.4 全膝关节有限元模型建立 |
| 2.3.5 验证方法 |
| 2.4 结果 |
| 2.4.1 竖直载荷下各软骨受力分析 |
| 2.4.2 推力作用下位移及应力分析 |
| 2.5 讨论分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 不同内外翻角度对单髁植入的数值分析 |
| 3.1 研究意义 |
| 3.2 材料方法 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 不同单髁模型的建立 |
| 3.2.3 步态分析模型建立 |
| 3.2.4 不同内外翻角单髁置换的有限元模型建立 |
| 3.3 结果 |
| 3.4 讨论分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 胫骨纵向过切不同深度对单髁置换的数值分析 |
| 4.1 研究意义 |
| 4.2 材料和方法 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 实验方法 |
| 4.2.3 观察指标 |
| 4.3 结果 |
| 4.3.1 皮质骨应力应变分析 |
| 4.3.2 松质骨应力应变分析 |
| 4.3.3 对侧间室软骨应力分析 |
| 4.4 讨论分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 胫骨平台截骨不同厚度对单髁置换的有限元分析 |
| 5.0 研究意义 |
| 5.1 实验材料 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 不同截骨厚度模型建立 |
| 5.2.2 不同偏移量有限元模型建立 |
| 5.2.3 观察指标 |
| 5.3 结果 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 单髁置换前后实验研究 |
| 6.1 研究意义 |
| 6.2 材料与方法 |
| 6.2.1 实验材料 |
| 6.2.2 实验设备 |
| 6.2.3 实验方法 |
| 6.3 结果 |
| 6.3.1 实验应变及载荷统计分析 |
| 6.3.2 实验结果与有限元仿真结果对比分析 |
| 6.4 讨论分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（2）基于天然软骨结构定向结构水凝胶的制备及其力学性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 2 牛膝关节软骨的力学及生物摩擦学实验研究 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 关节软骨的蠕变实验 |
| 2.4 关节软骨接触界面间的生物摩擦学实验 |
| 2.5 小结 |
| 3 牛膝关节软骨不同层区的动态力学性能研究 |
| 3.1 实验材料 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 非围限压缩对关节软骨不同层区动态行为的影响 |
| 3.4 围限压缩对关节软骨不同层区动态行为的影响 |
| 3.5 非围限压缩和围限压缩条件下关节软骨变形率对比研究 |
| 3.6 关节软骨动态力学性能的有限元模拟 |
| 3.7 小结 |
| 4 定向结构水凝胶的仿生制备及性能表征 |
| 4.1 实验材料 |
| 4.2 定向结构水凝胶的制备 |
| 4.3 定向结构水凝胶形貌表征及性能测试 |
| 4.4 定向结构水凝胶的形貌分析及基本性能研究 |
| 4.5 小结 |
| 5 定向结构水凝胶的动态力学性能研究 |
| 5.1 实验材料 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 非围限压缩对定向结构水凝胶动态行为的影响 |
| 5.4 围限压缩对定向结构水凝胶动态行为的影响 |
| 5.5 非围限和围限压缩条件下定向结构水凝胶变形率对比研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 全文结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）钛合金骨小梁力学性能研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 胞元结构的设计筛选 |
| 2.1 胞元结构的三维设计建模 |
| 2.2 胞元的几何结构特性分析比较 |
| 2.3 胞元的力学性能仿真分析比较 |
| 2.3.1 3D打印钛合金材料参数的测定 |
| 2.3.2 胞元结构的力学性能数值模拟 |
| 2.4 胞元Box8的结构优化设计 |
| 2.5 单胞元的压缩实验研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 类骨小梁多孔结构的设计筛选 |
| 3.1 类骨小梁多孔结构的有限元建模设计 |
| 3.2 类骨小梁多孔结构的几何结构特性分析比较 |
| 3.3 类骨小梁多孔结构的力学性能仿真分析比较 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 钛合金骨小梁的设计制造及结构表征 |
| 4.1 钛合金骨小梁的有限元建模设计计算 |
| 4.1.1 钛合金骨小梁长方体支架的模型设计 |
| 4.1.2 钛合金骨小梁长方体支架的数值模拟比较 |
| 4.2 钛合金骨小梁长方体支架的制造 |
| 4.3 3D打印钛合金骨小梁的丝径孔径测量 |
| 4.4 3D打印钛合金骨小梁的孔隙率测量 |
| 4.4.1 方法一:质量法 |
| 4.4.2 方法二:体积法 |
| 4.4.3 孔隙率的实测值与理论值比较 |
| 4.5 3D打印钛合金骨小梁的通孔率检测 |
| 4.5.1 通孔率实验 |
| 4.5.2 Box8支架模型在不同深度的截面图形 |
| 4.5.3 钛合金支架与模型的截面对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 钛合金骨小梁的力学性能实验研究 |
| 5.1 3D打印钛合金骨小梁的压缩性能实验 |
| 5.1.1 3D打印钛合金骨小梁的压缩应力-应变曲线 |
| 5.1.2 五种3D打印钛合金骨小梁的压缩性能比较 |
| 5.1.3 取自3D打印空间不同位点的支架性能比较 |
| 5.1.4 Box8钛合金骨小梁结构的各向异性 |
| 5.1.5 压缩载荷下3D打印钛合金骨小梁的破坏机制 |
| 5.2 3D打印钛合金骨小梁的拉伸性能实验 |
| 5.2.1 钛合金骨小梁拉伸试件的设计制造及实验 |
| 5.2.2 钛合金骨小梁拉伸试件的有限元数值模拟 |
| 5.2.3 钛合金骨小梁的拉伸实验与仿真结果对比 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 钛合金骨小梁在胫骨平台假体的应用设计 |
| 6.1 胫骨平台假体简化模型的设计 |
| 6.2 胫骨平台假体的有限元数值模拟分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间取得的科研成果和科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）镇痛药早期干预对骨关节炎软骨下骨影响的实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 前言 |
| 参考文献 |
| 第一部分: 早期使用COX-2抑制剂对小鼠内侧半月板失稳骨关节炎模型建立过程中的软骨下骨影响 |
| 材料与方法 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 第二部分: 曲马多对小鼠DMM模型建立过程中的软骨下骨影响 |
| 材料与方法 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 第三部分: COX-2抑制剂或曲马多联合阿伦磷酸钠对小鼠DMM模型建立过程中的软骨下骨影响 |
| 材料和方法 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 结论 |
| 综述 膝关节骨性关节炎治疗进展 |
| 参考文献 |
| 中英文对照表 |
| 攻读博士学位期间科研情况 |
| 致谢 |
（5）步态自适应仿生膝关节假肢系统建模及智能控制方法研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 智能膝关节假肢研究现状 |
| 1.2.1 智能膝关节假肢结构设计研究现状 |
| 1.2.2 膝关节假肢的智能感知及控制方法研究现状 |
| 1.3 智能膝关节假肢研究的关键难题 |
| 1.4 课题来源和主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 课题主要研究内容 |
| 1.5 课题研究的创新点 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 智能仿生膝关节结构及其人机耦合建模 |
| 2.1 假肢学术语 |
| 2.1.1 下肢关节运动空间参数划分 |
| 2.1.2 下肢截肢的分类及大腿假肢构成 |
| 2.2 智能假肢膝关节结构设计要求 |
| 2.2.1 不同类型传统膝关节功能特性分析 |
| 2.2.2 智能膝关节不同类型阻尼特性分析 |
| 2.2.3 智能膝关节机械结构整体设计方案 |
| 2.3 智能膝关节电控液压阻尼缸结构建模 |
| 2.3.1 单电机直推板式电控流量调节阻尼缸 |
| 2.3.2 单电机蝶形阀片式电控流量调节阻尼缸 |
| 2.3.3 单电机正交式电控流量调节阻尼缸 |
| 2.3.4 双电机扇形口式电控流量调节阻尼缸 |
| 2.3.5 双电机针阀式电控流量调节阻尼缸 |
| 2.3.6 智能膝关节假肢电控液压阻尼缸结构确定 |
| 2.4 智能膝关节假肢耦合建模 |
| 2.4.1 下肢假肢系统动力学建模研究分析 |
| 2.4.2 下肢假肢系统摆动相动力学建模 |
| 2.4.3 液压阻尼器计算模型 |
| 2.4.4 摆动相阻尼力矩模拟仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 典型运动模式下智能膝关节步态变换机制 |
| 3.1 智能膝关节传感系统硬件 |
| 3.2 智能膝关节平地行走步态相位识别研究 |
| 3.2.1 正常人平地行走步态周期划分 |
| 3.2.2 智能膝关节穿戴者平地行走步态相位目标分析 |
| 3.2.3 智能膝关节平地行走步态相位识别及控制区间划分 |
| 3.2.4 智能膝关节步态相位识别特殊腿管设计 |
| 3.2.5 智能膝关节平地行走步态相位识别算法 |
| 3.2.6 智能膝关节平地行走阻尼调节方式 |
| 3.3 智能膝关节上/下楼梯步态相位识别及阻尼控制研究 |
| 3.3.1 上楼梯方式分析 |
| 3.3.2 上楼梯相位识别及阻尼控制方式 |
| 3.3.3 下楼梯方式分析 |
| 3.3.4 下楼梯阻尼控制方式 |
| 3.4 智能膝关节上/下坡步态相位识别及阻尼控制研究 |
| 3.4.1 上坡行走步态 |
| 3.4.2 上坡行走步态相位转换及阻尼控制方式 |
| 3.4.3 下坡行走步态 |
| 3.4.4 下坡行走步态相位转换及阻尼控制方式 |
| 3.5 基于下肢关节角度的运动模式识别神经网络算法可行性研究 |
| 3.5.1 下肢关节角度信息采集和特征提取 |
| 3.5.2 BP神经网络及其优化分类算法 |
| 3.5.3 基于随机梯度下降的BP神经网络的模型仿真 |
| 3.5.4 基于动量梯度的BP神经网络模型仿真 |
| 3.5.5 基于改进的L-M反传算法的神经网络模型仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 膝关节假肢速度自适应智能控制算法研究 |
| 4.1 基于摆动相最大屈曲角度的模糊逻辑速度自适应控制算法研究 |
| 4.1.1 健康人摆动相最大屈曲角度测试实验 |
| 4.1.2 行走速度识别方法确定 |
| 4.1.3 行走速度调节控制方案 |
| 4.1.4 基于模糊逻辑建立步速知识库 |
| 4.2 基于神经网络模型预测控制的步速自适应调节算法 |
| 4.2.1 预测控制基本原理 |
| 4.2.2 基于神经网络预测控制的膝关节摆动相控制算法结构 |
| 4.2.3 NARX神经网络结构与原理 |
| 4.2.4 NARX神经网络模型预测膝关节角度过程 |
| 4.2.5 微粒群优化算法的结构与原理 |
| 4.2.6 智能膝关节摆动期预测控制仿真 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 智能膝关节性能测试实验研究 |
| 5.1 智能膝关节液压阻尼实验样机试制 |
| 5.2 智能膝关节性能评估研究现状 |
| 5.3 智能膝关节性能评估研究参数分析 |
| 5.4 智能膝关节平地行走模拟测试研究 |
| 5.4.1 智能膝关节功能模拟与测试平台搭建 |
| 5.4.2 智能膝关节功能模拟与测试平台验证测试 |
| 5.4.3 智能膝关节摆动相最大屈曲角度速度自适应实验研究 |
| 5.4.4 智能膝关节假肢步态对称性实验研究 |
| 5.5 智能膝关节穿戴测试实验研究 |
| 5.5.1 实验方法 |
| 5.5.2 实验结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 |
| 致谢 |
（6）个体化全踝关节假体距骨组件的设计及骨整合实验研究（论文提纲范文）
| 英文缩写一览表 |
| 英文摘要 |
| 中文摘要 |
| 第一章 前言 |
| 第二章 个体化全踝关节假体距骨组件模型设计 |
| 2.1 负重位踝关节-全足数字化三维建模 |
| 2.1.1 材料与方法 |
| 2.1.2 结果 |
| 2.1.3 讨论 |
| 2.1.4 小结 |
| 2.2 个体化全踝关节假体距骨组件模型设计及有限元分析 |
| 2.2.1 材料与方法 |
| 2.2.2 结果 |
| 2.2.3 讨论 |
| 2.2.4 小结 |
| 第三章 新型含铜抗菌Co-Cr合金假体-骨整合实验研究 |
| 3.1 新型含铜抗菌Co-Cr合金多孔支架对细胞生物学行为的影响 |
| 3.1.1 材料与方法 |
| 3.1.2 结果 |
| 3.1.3 讨论 |
| 3.1.4 小结 |
| 3.2 新型含铜抗菌Co-Cr合金多孔支架促进骨整合的机制研究 |
| 3.2.1 材料与方法 |
| 3.2.2 结果 |
| 3.2.3 讨论 |
| 3.2.4 小结 |
| 第四章 个体化全踝关节假体距骨组件样件制造 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.2 结果 |
| 4.3 讨论 |
| 4.4 小结 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 文献综述全踝关节假体设计的研究进展 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文、专利申请情况 |
| 致谢 |
（7）人体下肢骨骼肌力学响应及主动肌肉力反馈控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 人体有限元模型发展现状 |
| 1.3 主动肌肉力控制研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 下肢解剖学结构 |
| 2.1 髋关节解剖学结构 |
| 2.1.1 髋关节骨骼 |
| 2.1.2 髋关节 |
| 2.1.3 髋关节肌肉 |
| 2.2 膝关节解剖学结构 |
| 2.2.1 膝关节骨骼 |
| 2.2.2 膝关节 |
| 2.2.3 膝关节肌肉 |
| 2.3 踝关节与足解剖学结构 |
| 2.3.1 踝、足骨骼 |
| 2.3.2 踝、足关节 |
| 2.3.3 踝、足肌肉 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 骨骼肌压缩力学特性研究 |
| 3.1 骨骼肌结构及力学模型 |
| 3.2 骨骼肌压缩实验研究 |
| 3.2.1 骨骼肌压缩力学特性研究背景 |
| 3.2.2 骨骼肌压缩实验设计 |
| 3.3 骨骼肌压缩实验结果与讨论 |
| 3.3.1 应变率的影响 |
| 3.3.2 纤维方向的影响 |
| 3.3.3 个体差异性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 骨骼肌压缩数值模拟 |
| 4.1 骨骼肌压缩有限元建模 |
| 4.2 骨骼肌材料本构模型 |
| 4.2.1 QLV模型 |
| 4.2.2 Ogden模型 |
| 4.2.3 Ogden模型耦合QLV模型 |
| 4.3 骨骼肌材料参数反求 |
| 4.3.1 骨骼肌材料参数反求过程 |
| 4.3.2 骨骼肌材料参数反求结果 |
| 4.4 骨骼肌材料参数反求初值优化 |
| 4.4.1 材料参数反求初值优化过程 |
| 4.4.2 材料参数反求初值优化结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 主动肌肉力反馈控制研究 |
| 5.1 3D主动肌肉下肢有限元模型 |
| 5.2 下肢主动肌肉力控制方法 |
| 5.2.1 膝关节角度实时测量 |
| 5.2.2 神经延迟模拟 |
| 5.2.3 PID控制算法 |
| 5.2.4 肌肉激活水平获取 |
| 5.2.5 CMC控制算法 |
| 5.3 下肢有限元模型步态分析 |
| 5.3.1 下肢摆腿步态仿真 |
| 5.3.2 仿真结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 附录 B 攻读学位期间申请的专利目录 |
（8）压缩载荷下全膝关节软骨缺损和修复力学行为的实验研究及仿真分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 探索膝关节软骨生物力学特性的意义 |
| 1.2 膝关节软骨的研究现状 |
| 1.3 膝关节软骨的实验研究 |
| 1.3.1 整体力学性能的研究 |
| 1.3.2 不同速率和载荷下力学性能的研究 |
| 1.3.3 膝关节软骨损伤的研究 |
| 1.4 膝关节软骨的仿真研究 |
| 1.5 本文研究内容和主要特点 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 主要特点 |
| 第二章 利用数字图像相关技术测量修复软骨的力学行为 |
| 2.1 研究意义 |
| 2.2 材料和方法 |
| 2.2.1 样本的准备 |
| 2.2.2 压缩实验 |
| 2.2.3 修复区域特征部位的应变测试位置确定 |
| 2.3 结果 |
| 2.4 讨论分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 全膝关节实验前期研究基础 |
| 3.1 研究意义 |
| 3.2 单股骨样本研究实验 |
| 3.2.1 样本准备和处理 |
| 3.2.2 实验加载 |
| 3.2.3 实验结果 |
| 3.2.4 初步结论 |
| 3.3 全膝关节样本的处理 |
| 3.3.1 样本的准备和处理 |
| 3.3.2 样本的固定方法 |
| 3.3.3 感测片的放置方法 |
| 3.4 I-SCAN简介 |
| 3.4.1 设备连接 |
| 3.4.2 基础设置 |
| 3.4.3 感测片的平衡和校准 |
| 3.4.4 数据的获取和处理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 多速率,多载荷的加载实验 |
| 4.1 研究意义 |
| 4.2 材料和方法 |
| 4.2.1 样本准备和处理 |
| 4.2.2 完整样本的加载 |
| 4.2.3 缺损样本的加载 |
| 4.2.4 感测片的放置 |
| 4.3 结果 |
| 4.3.1 完整样本的数据分析 |
| 4.3.2 快速率,大载荷加载的数据分析 |
| 4.3.3 缺损样本的数据分析 |
| 4.3.4 压力承担位置的变化 |
| 4.4 讨论分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 不同形状缺损及修复的加载实验 |
| 5.1 研究意义 |
| 5.2 材料和方法 |
| 5.2.1 样本准备和处理 |
| 5.2.2 压缩实验 |
| 5.2.3 接触压力的测量 |
| 5.2.4 样本核磁图像的检测 |
| 5.3 结果 |
| 5.3.1 不同形状和不同路径的接触应力 |
| 5.3.2 局部和整体的接触应力 |
| 5.3.3 核磁扫描数据 |
| 5.4 讨论分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全膝关节有限元仿真分析 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 全膝关节模型的建立 |
| 6.2.1 三维模型的建立 |
| 6.2.2 有限元模型的建立 |
| 6.3 全膝关节生理载荷的加载 |
| 6.4 膝关节缺损仿真分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）幼年和成年关节软骨的滚压棘轮行为及多种载荷下力学性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 关节软骨实验研究 |
| 1.2.2 关节软骨有限元模拟 |
| 1.3 本文研究的目的与内容 |
| 第二章 膝关节运动及关节软骨的概述 |
| 2.1 膝关节简单的概述 |
| 2.2 关节软骨的结构组成及功能 |
| 2.2.1 关节软骨的组成 |
| 2.2.2 关节软骨的力学性能 |
| 2.2.3 关节软骨的缺损与修复 |
| 2.3 成年与幼年关节软骨形态的对比 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 滚压载荷下有无缺损关节软骨力学性能的研究 |
| 3.1 实验材料 |
| 3.2 实验设备 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.3.1 非接触式数字图像相关技术 |
| 3.3.2 DIC在生物力学的研究发展 |
| 3.3.3 DIC在本课题中具体的实验使用 |
| 3.4 实验结果 |
| 3.4.1 首次滚压不同层区的整体应变情况 |
| 3.4.2 滚压压缩量对关节软骨各层区应变的影响 |
| 3.4.3 三组滚压速率下关节软骨不同层区的应变 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 滚压载荷下成年和幼年软骨的棘轮行为的研究 |
| 4.1 实验材料及设备 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 不同材料的棘轮行为研究 |
| 4.2.2 关节软骨的棘轮行为研究 |
| 4.2.3 成年与幼年关节软骨滚压载荷下的棘轮行为的研究 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.3.1 三组压缩量下对成、幼年关节软骨滚压棘轮行为 |
| 4.3.2 定滚压压缩量对成、幼年关节软骨各层区棘轮行为的研究 |
| 4.3.3 不同滚压速率对成、幼年软骨棘轮应变及应变率的影响 |
| 4.3.4 不同的缺损尺寸对成、幼年关节软骨棘轮效应的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 多种载荷作用下成、幼年软骨力学性能的研究 |
| 5.1 实验材料及设备 |
| 5.2 实验方案 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 静态压缩-动态滚压加载下成、幼年关节软骨的力学性能 |
| 5.3.2 压缩-滚压动态载荷循环下成、幼年软骨的应变 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 前景展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）关节软骨的动态力学性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 关节软骨研究现状 |
| 1.2.2 霍普金森杆研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容和创新点 |
| 1.3.1 本文的研究内容 |
| 1.3.2 本文研究创新点 |
| 2 关节软骨的准静态力学性能测试 |
| 2.1 关节软骨的结构及力学性质 |
| 2.1.1 关节软骨的组成和结构 |
| 2.1.2 关节软骨力学性质 |
| 2.2 关节软骨准静态压缩实验 |
| 2.2.1 实验试样与实验装置 |
| 2.2.2 关节软骨的蠕变实验 |
| 2.2.3 关节软骨的松弛实验 |
| 2.2.4 关节软骨的加载应变率实验 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 霍普金森压杆实验技术 |
| 3.1 霍普金森杆技术的起源与发展 |
| 3.2 传统SHPB的组成与实验原理 |
| 3.3 软材料测试的难点 |
| 3.4 实验装置 |
| 3.4.1 实验系统 |
| 3.4.2 压电石英传感器的使用 |
| 3.4.3 整形器的使用 |
| 3.4.4 加长型压杆装置的使用 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 关节软骨动态力学性能测试 |
| 4.1 试样的制备 |
| 4.1.1 试样的设计原则 |
| 4.1.2 试样的制备 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.2.1 子弹速度 |
| 4.2.2 端面摩擦效应 |
| 4.2.3 试样安装 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.3.1 实验结果处理 |
| 4.3.2 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 猪龄对关节软骨动态压缩力学性能的影响 |
| 5.1 不同猪龄膝关节软骨生化成分的测定 |
| 5.2 不同猪龄膝关节软骨动态力学性能测试 |
| 5.3 吸能率分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 关节软骨的非线性粘弹性本构方程 |
| 6.1 非线性粘弹性理论 |
| 6.2 ZWT本构关系 |
| 6.3 膝关节软骨ZWT本构模型 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
四、膝关节压缩实验研究（论文参考文献）
- [1]膝关节单间室假体置换的生物力学研究[D]. 李钟鑫. 天津理工大学, 2021(08)
- [2]基于天然软骨结构定向结构水凝胶的制备及其力学性能研究[D]. 吴明锦. 中国矿业大学, 2020(01)
- [3]钛合金骨小梁力学性能研究及应用[D]. 张兰. 天津理工大学, 2020(05)
- [4]镇痛药早期干预对骨关节炎软骨下骨影响的实验研究[D]. 陈广东. 苏州大学, 2019(06)
- [5]步态自适应仿生膝关节假肢系统建模及智能控制方法研究[D]. 曹武警. 上海理工大学, 2019
- [6]个体化全踝关节假体距骨组件的设计及骨整合实验研究[D]. 朱敏. 中国人民解放军陆军军医大学, 2019(03)
- [7]人体下肢骨骼肌力学响应及主动肌肉力反馈控制研究[D]. 但敏超. 湖南大学, 2019(06)
- [8]压缩载荷下全膝关节软骨缺损和修复力学行为的实验研究及仿真分析[D]. 王世雷. 天津理工大学, 2019(08)
- [9]幼年和成年关节软骨的滚压棘轮行为及多种载荷下力学性能的研究[D]. 李志强. 天津理工大学, 2019(08)
- [10]关节软骨的动态力学性能研究[D]. 方乐. 浙江大学, 2017(02)
标签：膝关节半月板损伤论文; 膝关节软骨磨损论文; 关节软骨论文; 膝关节论文; 骨关节疾病论文;