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血管数量对小血管网计算流体力学的影响
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作者 代越星 郑利钦 +4 位作者 吴敏辉 李志鸿 李少彬 郑德声 林梓凌 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2024年第8期1206-1210,共5页
背景:力学因素会影响血管内皮细胞的成血管能力,血管数量变化如何影响微血管流体力学性能还有待阐明。目的:基于计算流体力探讨血管数量对小血管网流体力学的影响。方法:利用ANSYS 19.0软件Geometry模块构建3种不同血管数量的小血管网... 背景:力学因素会影响血管内皮细胞的成血管能力,血管数量变化如何影响微血管流体力学性能还有待阐明。目的:基于计算流体力探讨血管数量对小血管网流体力学的影响。方法:利用ANSYS 19.0软件Geometry模块构建3种不同血管数量的小血管网三维模型,在Mesh模块进行网格划分,属性设定小血管网管壁为无滑移的刚性壁,血液为层流、黏性、不可压缩的牛顿流体,设定血液密度、入口血液流速等物理信息,采用Navier-Stokes(NS)方程组进行计算。分析比较在不同血管数量的情况下,小血管网不同部位流体力学性能差异。结果与结论:血液流线、血液流速及质量流量在小血管网内均呈现出、入口处大,血管网中间交接处小;血管数量越多,小血管网各部位血液流线越稀疏,血液流速、质量流量、管壁剪切力随血管数量增加均呈下降趋势。血管数量会改变小血管网内流体力学环境。计算流体力学可以反映出小血管数量变化对血液流体力学性能的影响,为基于成血管-成骨偶联的补肾活血法治疗骨内灌注不足引起的相关骨骼疾病(骨折不愈合、骨缺损、骨质疏松症等)提供新的思路。 展开更多
关键词 血管数量 计算流体力学 成血管-成骨偶联 补肾活血法 骨折不愈合 骨缺损 骨质疏松症
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不同灰度阈值的骨质疏松性骨小梁3D模型的力学性能差异 被引量：1
2
作者 吴敏辉 唐昌烨 +4 位作者 代越星 郑利钦 李志鸿 李少彬 林梓凌 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2023年第36期5766-5770,共5页
背景:骨质疏松患者多伴有脆性骨折的发生,国内外很少利用3D骨小梁仿真模型压缩实验来阐明其发生发展机制。目的:建立不同灰度阈值的骨质疏松性骨小梁3D模型,通过机械压缩实验比较分析其骨小梁微结构、力学性能的差异。方法:选择1例老年... 背景:骨质疏松患者多伴有脆性骨折的发生,国内外很少利用3D骨小梁仿真模型压缩实验来阐明其发生发展机制。目的:建立不同灰度阈值的骨质疏松性骨小梁3D模型,通过机械压缩实验比较分析其骨小梁微结构、力学性能的差异。方法:选择1例老年骨质疏松性单侧股骨颈骨折患者,女性,69岁,采用GE64排螺旋CT对双侧髋关节自髋臼至股骨中上段行CT扫描,借助Micro-CT重建,建立不同灰度阈值的三维骨小梁模型,获取其微结构参数,通过机械压缩实验得出相关力学性能参数并进行比较。结果与结论:(1)成功建立不同灰度阈值的骨质疏松性骨小梁3D模型,随着灰度阈值的增加,骨体积分数降低,骨表面积密度降低,骨小梁数量减少,骨小梁分离度增大;(2)随着骨小梁灰度阈值的增加其弹性模量降低,可以看出屈服强度、压缩强度及最大抗压力也呈现出这样的趋势;(3)提示不同灰度阈值所打印的3D骨小梁仿真模型,其骨微细结构参数及力学性能参数有明显差异,可为骨质疏松脆性骨折的发生发展机制在材料力学方面提供一种新的研究方法。 展开更多
关键词 骨质疏松 3D打印 骨小梁 灰度阈值 骨体积分数
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血液黏性对小血管网计算流体力学的影响 被引量：1
3
作者 郑利钦 赖厚融 +4 位作者 代越星 何兴鹏 吴敏辉 郑德声 林梓凌 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2023年第28期4468-4472,共5页
背景:骨质疏松症患者多伴血液黏稠性增加,属于中医学“血瘀”范畴。血液黏性增加如何影响微血管流体性能有待阐明。目的:基于计算流体力学探讨血液黏性对小血管网流体力学的影响。方法:在ANSYS 19.0软件Geometry模块构建小血管网三维模... 背景:骨质疏松症患者多伴血液黏稠性增加,属于中医学“血瘀”范畴。血液黏性增加如何影响微血管流体性能有待阐明。目的:基于计算流体力学探讨血液黏性对小血管网流体力学的影响。方法:在ANSYS 19.0软件Geometry模块构建小血管网三维模型,在Mesh模块进行体网格划分,属性设定小血管网管壁为无滑移的刚性壁,血液为层流、黏性、不可压缩的牛顿流体,设定血液密度、入口流速等物理信息,并设定多个血液黏性系数,采用Navier-Stokes(NS)方程组进行计算。分析比较不同血液黏性下,小血管网不同部位流体力学性能差异。结果与结论:(1)血液流线、血液流速、质量流量及管壁剪切力在小血管网内均呈现“U”型分布,即出、入口处大,血管网中间交接处小;随着血液黏性系数增大,小血管网各部位血液流线逐渐稀疏、血液流速逐渐降低、质量流量逐渐减少,管壁剪切力则显著增大;血管网交接处的管壁剪切力改变量百分比最大。(2)结论:血液黏性会改变小血管网内流体力学环境,其中对管壁剪切力影响最为明显。基于计算流体力学可以很好地反映血液黏性改变对血液流体力学性能的影响,为基于成血管-成骨偶联的补肾活血法防治骨质疏松症提供新的研究方法。 展开更多
关键词 骨质疏松症 补肾活血法 血液黏性 计算流体力学 成血管-成骨偶联
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顺行和逆行髓内钉治疗不同部位股骨干骨折的有限元分析 被引量：1
4
作者 黄培镇 董航 +2 位作者 蔡群斌 林梓凌 黄枫 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2024年第6期868-872,共5页
背景:髓内钉治疗股骨干骨折取得了较好的临床疗效,但仍有部分患者并发无菌性骨不连,其原因为机械性不稳定。股骨作为人体最长最大的骨骼,不同部位骨折是否具有不同的生物力学特征,及不同进钉方式对于不同部位骨折端稳定性存在何种影响... 背景:髓内钉治疗股骨干骨折取得了较好的临床疗效,但仍有部分患者并发无菌性骨不连,其原因为机械性不稳定。股骨作为人体最长最大的骨骼,不同部位骨折是否具有不同的生物力学特征,及不同进钉方式对于不同部位骨折端稳定性存在何种影响均研究甚少。目的:分析顺行和逆行髓内钉治疗不同部位股骨干骨折的生物力学特点,评估最佳进钉方式,减少骨不连发生率。方法:选取一名志愿者CT资料导入Mimics 19.0和Geomagic studio 2017软件中进行提取、优化得到右侧股骨三维模型;运用Solidworks 2017软件画出顺行和逆行髓内钉模型并与不同骨折部位股骨干骨折模型按照标准手术技术装配,以STEP格式导入Abaqus 2017软件中设置材料属性参数、边界条件、施加载荷、提交运算,于可视化模块中查看结果。其中上段股骨干骨折顺行和逆行髓内钉分别为A1、A2模型,中段为B1、B2模型,下段为C1、C2模型。结果与结论:(1)A1、B1、C2模型股骨整体应力分布更为均匀,位移、骨折端间隙与成角、股骨近折端骨块内翻均更小;(2)对于上段和中段股骨干骨折,顺行髓内钉具有更好的生物力学效果;对于下段股骨干骨折,逆行髓内钉效果更优。 展开更多
关键词 顺行髓内钉 逆行髓内钉 股骨干骨折 有限元分析 生物力学 骨不连
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