發(fā)布時間：2017-07-08 20:28

  本文關鍵詞：側(cè)面沖擊下骨盆動脈損傷的生物力學研究

  更多相關文章： 生物力學 沖擊 動脈 骨盆 損傷 有限元

【摘要】：交通事故、跌倒或墜落等意外經(jīng)常引起對人體骨盆的沖擊碰撞，造成伴有骨盆血管損傷的骨盆創(chuàng)傷，死亡率較高。臨床發(fā)現(xiàn)盆內(nèi)動脈損傷與骨盆骨折有密切關系，但也發(fā)現(xiàn)無骨折情況下骨盆動脈損傷。目前對骨盆骨折合并動脈損傷的機理認識還不充分，且多基于臨床案例的統(tǒng)計分析和解剖學研究，基于生物力學的研究則較少。因此本文提出從生物力學角度探索側(cè)面沖擊條件下骨盆動脈損傷機理，為臨床上預測和診療骨盆動脈合并傷提供相關基礎理論，為進一步深入研究骨盆動脈損傷的生物力學研究奠定基礎。本論文的主要工作歸納如下： 1、利用動脈造影CT圖像，重建骨盆骨骼、皮膚、軟骨和動脈的外輪廓；基于外輪廓和解剖特征，運用逆向工程手段建立骨盆-股骨-軟組織復合體的曲面。利用有限元前處理軟件，建立復合體的坐姿計算模型。 2、參照文獻中的試驗加載條件，對現(xiàn)有模型進行虛擬驗證試驗；對比文獻的實驗結(jié)果和模型輸出結(jié)果來驗證骨盆-股骨-軟組織復合體模型；試驗中沖擊力達到最大時的時間相符；骨組織的高塑性應變區(qū)與試驗報導的骨折位置基本一致；用來反映系統(tǒng)的整體響應和軟組織響應的參數(shù)，如最大壓縮百分比、粘性準則和最大能量耗散等，都接近試驗的平均值且均在最大值和最小值的之間。因此可以確信本模型能用于側(cè)面沖擊下骨盆動脈損傷研究。 3、在典型的側(cè)面沖擊條件下，骨盆發(fā)生了沖擊頭與骨盆的首次碰撞和骨盆與障礙物（對側(cè)支撐等）的減速碰撞。有限元分析表明，隨著沖擊能量上升，骨盆動脈的損傷風險加大；在沖擊能量達焦耳時，骨盆動脈的最大等效應力和主拉伸應變分別為448KPa和28%；最先斷裂的動脈可能是對側(cè)的髂總動脈；同時發(fā)現(xiàn)動脈損傷風險與骨盆骨折風險正相關。 4、為從試驗角度探索骨盆動脈損傷的機理，利用彈簧加速沖擊質(zhì)量的原理來設計骨盆撞擊試驗臺，對骨盆沖擊試驗臺進行了機械設計；調(diào)試沖擊力傳感器和設計控制系統(tǒng)界面，對骨骼結(jié)構(gòu)和動脈運動的測量和動脈灌注和壓力重建進行了實驗方案的擬定。這些都為進行尸體骨盆的撞擊試驗做好了前期準備。 本文首次建立了包含骨盆動脈的骨盆-股骨復合體有限元模型。模型具有解剖結(jié)構(gòu)的完整性和精確性，經(jīng)驗證能準確反映骨盆-股骨復合體的沖擊響應，，適用于骨盆動脈損傷的生物力學研究。研究表明側(cè)面沖擊條件下骨盆骨骼的運動和變形有可能造成髂總動脈損傷。
【關鍵詞】：生物力學 沖擊 動脈 骨盆 損傷 有限元
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R318.01
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 選題的背景和意義12-14
• 1.1.1 選題背景12-13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 骨盆系統(tǒng)的沖擊損傷的有限元研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 沖擊條件下動脈合并傷機制的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.3 骨盆側(cè)面沖擊試驗的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 研究目的、內(nèi)容及方法19-22
• 1.3.1 研究目的19-20
• 1.3.2 研究內(nèi)容及論文的組織結(jié)構(gòu)20
• 1.3.3 研究方法20-22
• 第二章 骨盆-股骨-軟組織復合體的有限元模型22-46
• 2.1 骨盆-股骨復合體22-27
• 2.1.1 骨骼23-25
• 2.1.2 關節(jié)軟骨及韌帶25-27
• 2.1.3 主要動脈27
• 2.2 復合體的幾何模型27-33
• 2.2.1 模型的數(shù)據(jù)來源28
• 2.2.2 外輪廓的構(gòu)建28-30
• 2.2.3 NURBS 曲面的構(gòu)建30-33
• 2.2.4 坐姿下復合體的幾何模型33
• 2.3 單元及材料屬性33-44
• 2.3.1 骨組織彈性定義33-35
• 2.3.2 骨組織的塑性定義35-36
• 2.3.3 韌帶的材料屬性36-37
• 2.3.4 軟組織的材料特性37-39
• 2.3.5 動脈的材料屬性39-40
• 2.3.6 單元的產(chǎn)生40-43
• 2.3.7 骨盆沖擊中的接觸對43-44
• 2.4 小結(jié)44-46
• 第三章 骨盆-股骨-軟組織復合體有限元模型的驗證46-56
• 3.1 驗證試驗的邊界條件46-49
• 3.1.1 沖擊試驗概述46-48
• 3.1.2 虛擬試驗的邊界條件設置48-49
• 3.2 驗證結(jié)果與分析49-56
• 3.2.1 沖擊頭與軟組織的接觸力49-50
• 3.2.2 骨折部位的驗證50-52
• 3.2.3 整體響應的驗證52-55
• 3.2.4 小結(jié)55-56
• 第四章 側(cè)向沖擊載荷下骨盆動脈響應的研究56-65
• 4.1 沖擊過程的分析56-58
• 4.1.1 典型沖擊速度和質(zhì)量56
• 4.1.2 沖擊過程概覽56-58
• 4.2 動脈的等效應力分布58-60
• 4.3 動脈的主拉伸應變分布60-62
• 4.4 討論62-64
• 4.5 小結(jié)64-65
• 第五章 骨盆沖擊試驗平臺的設計65-79
• 5.1 骨盆沖擊試驗的意義和研究現(xiàn)狀65-68
• 5.1.1 骨盆沖擊試驗臺的意義65
• 5.1.2 骨盆沖擊試驗臺的分類65-67
• 5.1.3 新型沖擊試驗臺的必要性67-68
• 5.2 彈簧加速式骨盆沖擊試驗臺68-74
• 5.2.1 整體的結(jié)構(gòu)設計68-69
• 5.2.2 沖擊滑臺的設計69-71
• 5.2.3 預載裝置的設計71-72
• 5.2.4 骨盆座椅的設計72-73
• 5.2.5 沖擊能力評估73-74
• 5.3 控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集74-77
• 5.3.1 控制過程及控制界面設計74-75
• 5.3.2 沖擊力傳感器的調(diào)試75-76
• 5.3.3 運動和變形的測量76-77
• 5.4 動脈灌注技術和動脈運動捕捉77-78
• 5.5 小結(jié)78-79
• 第六章 全文總結(jié)與展望79-82
• 6.1 本文工作總結(jié)79-80
• 6.2 后續(xù)研究工作80-82
• 參考文獻82-88
• 致謝88-89
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 李正東;鄒冬華;劉寧國;黃平;陳憶九;;人體骨盆有限元模型的建立及其在法醫(yī)學鑒定中的應用價值[J];法醫(yī)學雜志;2010年06期

2 張奉琪,張英澤,潘進社,彭阿欽,吳昊天,趙立力,姚雙權(quán);骨盆前環(huán)后環(huán)骨折與骨盆動脈損傷的相關性研究[J];中國骨與關節(jié)損傷雜志;2005年08期

3 王正國;;創(chuàng)傷研究進展[J];臨床外科雜志;2007年11期

4 王冬梅;董謝平;王尚城;王成燾;;側(cè)向沖擊載荷作用下髖護具對股骨-骨盆復合體生物力學響應的影響[J];醫(yī)用生物力學;2012年01期

5 全仁夫,楊迪生,苗旭東,王以進,李偉,謝利軍;垂直動態(tài)沖擊下骶孔骨折伴神經(jīng)根損傷的生物力學研究[J];中國骨傷;2005年11期

6 蘇佳燦;管華鵬;張春才;陳學強;王保華;吳建國;丁祖泉;;沖擊載荷作用下骨盆三維有限元分析及其生物力學意義[J];中國骨傷;2007年07期

7 張奉琪,潘進社,張英澤,彭阿欽;骨盆骨折血管損傷的解剖學基礎[J];中國臨床解剖學雜志;2004年02期

8 全仁夫,楊迪生,王以進;骶骨骨折的動態(tài)沖擊試驗研究[J];中國臨床解剖學雜志;2005年02期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 石杜芳;骶髂關節(jié)退變的非線性生物力學研究[D];上海交通大學;2010年

2 武興國;骨盆骨折血管損傷與骨折類型相關性的臨床研究[D];山東大學;2006年

本文編號：536201