本文關(guān)鍵詞：基于動(dòng)力指紋的長(zhǎng)骨骨折愈合評(píng)估

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【摘要】：中國(guó)每年因骨折而入院治療的人數(shù)超過(guò)60萬(wàn),準(zhǔn)確的評(píng)估骨折患者的愈合情況不僅有助于醫(yī)生開(kāi)展后續(xù)治療,也有助于病人提升術(shù)后生活質(zhì)量。盡管目前已經(jīng)發(fā)展出了許多種類的骨折愈合評(píng)估方法,但是這些方法主要依賴于人的主觀經(jīng)驗(yàn)判斷,判斷結(jié)果可靠性不高,甚至有些方法本身對(duì)人體就是有害的。事實(shí)上,目前尚且沒(méi)有一個(gè)定義骨折是否愈合的完美方法�；谏锪W(xué)的觀點(diǎn),骨折愈合的過(guò)程可以描述為骨折處骨痂的強(qiáng)度與剛度的穩(wěn)步提升,當(dāng)愈傷骨可以承受與完好骨相同的外荷載時(shí)即可認(rèn)為骨折愈合完成。通過(guò)骨折處局部剛度的變化可以很好的監(jiān)測(cè)骨折的愈合程度,但是測(cè)量局部剛度十分困難,不具備實(shí)用性。因此在臨床研究上,一些醫(yī)生和學(xué)者使用容易測(cè)量的整體剛度代替局部剛度去評(píng)估骨折愈合,但隨即引出了一系列關(guān)于整體剛度能否準(zhǔn)確評(píng)估骨折愈合程度的爭(zhēng)論。本論文通過(guò)建立簡(jiǎn)化的理論模型研究骨折處骨痂剛度與整體剛度的變化規(guī)律和他們的靈敏性,并通過(guò)有限元分析進(jìn)行驗(yàn)證和推廣。同時(shí)本文引入結(jié)構(gòu)工程中基于動(dòng)力指紋損傷檢測(cè)的技術(shù),探討生物力學(xué)骨折愈合評(píng)估的新方法。通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)化股骨模型的理論分析和有限元模擬,結(jié)果表明在骨折愈合的早期整體剛度能非常靈敏的反映骨折處骨痂局部剛度的變化,并隨著局部剛度的增加而快速增加。在骨折處局部剛度僅為完好骨的15%時(shí),愈傷骨的整體剛度上升并超過(guò)了完好骨的90%。在此之后整體剛度增長(zhǎng)的速度迅速放緩,幾乎無(wú)法捕捉局部剛度的變化。本文為研究整體剛度和骨折愈合的關(guān)系提供了一個(gè)理論框架同時(shí),本文介紹了三種經(jīng)典的動(dòng)力指紋損傷識(shí)別方法,即模態(tài)應(yīng)變能變化率、模態(tài)曲率差損傷因子和柔度差曲率損傷因子,并通過(guò)對(duì)人工復(fù)合股骨的模態(tài)試驗(yàn)和有限元模擬研究了三種動(dòng)力指紋指標(biāo)對(duì)骨折愈合的靈敏度。這三種方法都具有操作性好,靈敏性高和抗噪音強(qiáng)的特點(diǎn)。試驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)果均表明其他兩種動(dòng)力指紋都能準(zhǔn)確的識(shí)別出骨折的位置,但是動(dòng)力指紋與骨折愈合程度之間的變化關(guān)系存在的兩個(gè)階段,即動(dòng)力指紋對(duì)骨折早期愈合的變化十分靈敏,后期靈敏度下降。模態(tài)應(yīng)變能變化率和模態(tài)曲率差因子是潛在的骨折愈合評(píng)估手段。但是柔度差曲率因子的識(shí)別效果較差,出現(xiàn)了多波峰的情況。
【關(guān)鍵詞】：長(zhǎng)骨骨折 愈合評(píng)估 模態(tài)試驗(yàn) 有限元分析 損傷識(shí)別
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R683.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 長(zhǎng)骨骨折愈合評(píng)估的背景和意義12-13
• 1.1.2 長(zhǎng)骨骨折愈合評(píng)估的方法13-14
• 1.2 基于生物力學(xué)的長(zhǎng)骨骨折愈合評(píng)估方法14-17
• 1.2.1 基于靜力方法的骨折愈合評(píng)估14-15
• 1.2.2 基于振動(dòng)方法的骨折愈合評(píng)估15-16
• 1.2.3 引入新的長(zhǎng)骨骨折愈合評(píng)估方法16-17
• 1.3 基于結(jié)構(gòu)振動(dòng)信息的無(wú)損檢測(cè)方法17-19
• 1.3.1 基于共振頻率的損傷識(shí)別方法17-18
• 1.3.2 基于振型的損傷識(shí)別方法18
• 1.3.3 基于柔度矩陣的損傷識(shí)別方法18
• 1.3.4 基于單元模態(tài)應(yīng)變能變化率的損傷識(shí)別方法18
• 1.3.5 其他損傷識(shí)別方法18-19
• 1.4 本課題研究的目的和意義19
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容19-20
• 第二章 基于整體剛度的長(zhǎng)骨骨折評(píng)估方法的理論分析20-30
• 2.1 概述20
• 2.2 基于整體剛度評(píng)估方法的理論分析20-25
• 2.2.1 基于簡(jiǎn)化模型的理論推導(dǎo)20-24
• 2.2.2 理論分析結(jié)果24-25
• 2.3 基于整體剛度評(píng)估方法的有限元數(shù)值模擬25-28
• 2.3.1 有限元建模25-27
• 2.3.2 有限元模擬結(jié)果27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第三章 基于動(dòng)力指紋的損傷識(shí)別的基本理論與分析方法30-38
• 3.1 概述30
• 3.2 理想骨折愈合程度的定義30
• 3.3 動(dòng)力指紋30-34
• 3.3.1 曲率模態(tài)差損傷因子31-32
• 3.3.2 模態(tài)應(yīng)變能變化率32-33
• 3.3.3 柔度差曲率損傷因子33-34
• 3.4 數(shù)值模擬算例34-36
• 3.5 本章小結(jié)36-38
• 第四章 基于動(dòng)力指紋的長(zhǎng)骨骨折愈合評(píng)估的實(shí)驗(yàn)研究38-50
• 4.1 概論38-39
• 4.2 脈沖模態(tài)試驗(yàn)的原理39-41
• 4.3 錘擊法模態(tài)試驗(yàn)設(shè)置41-47
• 4.3.1 模態(tài)試驗(yàn)準(zhǔn)備工作與實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置42-43
• 4.3.2 測(cè)點(diǎn)劃分與傳感器固定43-44
• 4.3.3 采樣頻率與錘頭材質(zhì)的選擇44-45
• 4.3.4 采集次數(shù)與數(shù)據(jù)截?cái)?/span>45-46
• 4.3.5 試驗(yàn)構(gòu)件的加工制作46-47
• 4.4 試驗(yàn)結(jié)果47-48
• 4.4.1 時(shí)域與頻域試驗(yàn)數(shù)據(jù)及頻響函數(shù)47-48
• 4.4.2 模態(tài)參數(shù)識(shí)別48
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果48-49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 第五章 基于動(dòng)力指紋的長(zhǎng)骨骨折愈合程度評(píng)估數(shù)值模擬50-66
• 5.1 概述50
• 5.2 有限元模型建立50-54
• 5.2.1 幾何模型50-51
• 5.2.2 材料與單元51
• 5.2.3 分析方法51-52
• 5.2.4 分析方案52-54
• 5.2.5 參數(shù)化建模54
• 5.3 有限元結(jié)果后處理54-56
• 5.3.1 模態(tài)振型54-55
• 5.3.2 網(wǎng)格收斂性55-56
• 5.3.3 Python腳本處理模態(tài)數(shù)據(jù)56
• 5.4 動(dòng)力指紋受模態(tài)階數(shù)和單元數(shù)量的影響結(jié)果56-60
• 5.4.1 模態(tài)階數(shù)的影響56-59
• 5.4.2 單元數(shù)量的影響59-60
• 5.5 數(shù)值模擬結(jié)果60-63
• 5.5.1 基于頻率的評(píng)估方法60-61
• 5.5.2 基于模態(tài)應(yīng)變能變化率的評(píng)估方法61-62
• 5.5.3 基于模態(tài)曲率變化因子的評(píng)估方法62-63
• 5.6 考慮骨痂生長(zhǎng)規(guī)律的長(zhǎng)骨骨折愈合程度動(dòng)力指紋評(píng)估模擬結(jié)果63-65
• 5.7 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文72-74
• 致謝74

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4 邢丹;馬信龍;宋東輝;馬劍雄;徐衛(wèi)國(guó);王杰;陳陽(yáng);;電磁刺激治療長(zhǎng)骨骨折未愈合的META分析[A];第十屆全國(guó)生物力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第十二屆全國(guó)生物流變學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2012年

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