国家自然科学基金(31370999)
- 作品数：7 被引量：17H指数：2
- 相关作者：王建平李瑜张新民张晓辉曲海军更多>>
- 相关机构：河南理工大学焦作大学上海交通大学附属第六人民医院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河南省高等教育教学改革研究项目河南省自然科学基金更多>>
- 相关领域：医药卫生矿业工程石油与天然气工程金属学及工艺更多>>
- 三维图像配准及坐标变换膝关节运动分析在机构学中的应用
- 2022年
- 背景:对膝关节各组织的运动过程、运动数据、运动机制的研究,有助于根据其运动特性及生物力学特征,设计、改进膝关节假体,改善膝关节运动功能,以及避免运动损伤、提高运动成绩和延长运动寿命。膝关节的运动数据是研究其力学特性的基础。目的:根据膝关节的三维几何模型,求解膝关节在不同屈曲角度时胫股关节、髌股关节的运动数据,为机器人等空间复杂机构的运动分析、人工假体的力学分析及其设计提供新的研究途径和参考方法。方法:首先,采用CT数据得到人体静态下屈曲0-120°范围膝关节典型相位的三维点云;其次,提出将三维图像配准和坐标变换相结合的方法以精确分析膝关节的相对运动。将不同屈曲位的膝关节各部分如股骨、胫骨、髌骨三维图像及其坐标放在同一坐标系下,分别建立膝关节各骨组织的正交坐标系,通过绕运动坐标系的Z-Y-X欧拉角方法进行坐标变换来研究膝关节的运动。结果与结论:(1)分别得到了膝关节屈曲0-120°范围内的胫股关节、髌股关节在5个自由度下的运动数据,为膝关节的力学特性及假体设计的研究提供支撑,适用于机构学中复杂运动形态运动副的运动分析;(2)该研究所提出的方法基于多静态离散医学影像进行人体运动的测量和分析,既能够利用既有的CT扫描设备和现有软件,设备成本低、方法简单易学;同时获得较高的测量精度,其精度误差小于1 mm。
- 王建平张晓辉余进伟魏绍亮张新民许幸新曲海军
- 关键词：机构学三维图像处理图像配准膝关节生物力学
- 极性界面对海藻酸钙凝胶单元形态与降解性能的影响
- 2022年
- 生物支架的降解直接影响其结构、功能及所装载细胞的存活率。以海藻酸钠为原料,氯化钙为交联剂,制备海藻酸钙水凝胶生物支架;通过交联剂溶剂中异丙醇(IPA)与去离子水(DW)比例的变化,获得不同极性条件的同轴反应流界面,从而影响海藻酸钙凝胶的凝胶单元聚集形态,考察界面极性对其降解进程的调控能力。结果表明,随着交联剂中IPA比例的增加,溶剂极性指数由9.0渐变至3.9;随着界面极性的减弱,所制备纤维的微观凝胶单元,越呈现有序性;有序而密实的凝胶单元形态减缓海藻酸盐纤维的降解速率,第5天DW基纤维支架的质量损失率为91.16%,而IPA纤维支架为73.86%;凝胶单元越致密,溶胀度越低,而溶胀平衡对降解进程有迟滞作用。
- 李瑜申永彬卞平艳王建平
- 关键词：海藻酸钠水凝胶胶束降解
- 基于有限元分析的泥浆泵泵体结构优化设计被引量：7
- 2014年
- 研究泥浆泵泵体的应力分布,并根据分析结果对泵体结构进行优化设计,以提高泥浆泵的功率等级.首先,对1600HP型泥浆泵泵体基于1800HP工况的最大受力条件进行有限元分析.经过初步分析后,发现泵体的前连接板和主墙板发生应力集中,不满足材料的强度要求.据此对泵体结构进行优化设计,使其强度满足1800HP工况的强度要求,从而达到在不增加泥浆泵总体积和总重量的基础上提高泥浆泵的功率等级.优化后的1600HP型泥浆泵泵体满足1600HP到1800HP不同的工况条件,只需更换相应电机就能够适应钻井深度的增加,而且不需要进行相应吊装设备、辅助管网等装备的更换,有效地降低了陆地钻井平台的成本,提高了经济效益.
- 王建平赵冬冬史文涛刘何佳
- 关键词：泥浆泵泵体有限元分析优化设计
- 基于Neo-Hookean本构模型的人体膝关节韧带力学性能测试分析被引量：2
- 2017年
- 测试和分析研究国人膝关节的前交叉韧带、后交叉韧带、内侧副韧带、外侧副韧带以及髌腱,基于超弹性本构模型(Neo-Hookean模型)的力学性能参数,为膝关节相关生物力学研究提供数据参考.通过对4具国人膝关节标本进行解剖,获得人体膝关节主要的韧带组织样本,对所获得的韧带样本进行超弹性材料的单轴拉伸测试,并运用超弹性材料的应变能密度函数本构模型中的NeoHookean模型对测试数据进行数据处理,得到人体膝关节韧带基于超弹本构模型的力学性能参数.解析求得了国人膝关节的韧带组织基于超弹性本构模型的力学性能参数,可用于膝关节的生物力学特性的研究,并且为国人膝关节韧带性能数据库提供数据参考.
- 王建平闫池辉张盼盼王猛赵煊
- 关键词：单轴拉伸超弹性
- 三维图像配准技术构建膝关节及周围软组织曲面数字化模型被引量：1
- 2023年
- 背景:随着现代工业、现代国防以及现代医疗康复产业的发展,仿生设计与制造技术蓬勃兴起,该技术常以各类生物体及其组织为研究对象,模仿其几何外形、力学性能等指标,进而得以逆向设计与制造各类人工合成产品,其中几何外形特别是曲面建模技术的有效仿生是其中的关键一环。目的:以人体膝关节为例探讨曲面建模实践应用技术,建立人体膝关节几何解剖数字化模型,为膝关节生物力学特性的研究提供支持,同时为仿生设计的复杂曲面建模提供了一种有效的教学与研究模式。方法:利用膝关节CT扫描图像和MRI图像,通过医学影像处理技术分别获取骨组织及软组织轮廓的点云数据及其逼近曲线,并分别重建骨组织及软组织的膝关节实体模型。最后基于三维图像配准技术,将各软组织组装配于骨组织实体模型上,形成整体膝关节三维模型。结果与结论:通过3D医学影像技术构建了同时包含各骨组织和韧带、半月板、肌腱等主要软组织在内的膝关节复杂几何曲面解剖数字化模型。
- 张晓辉张明军王建平曲海军柴乐李瑜张新民
- 关键词：曲面建模医学影像处理图学教育图像配准膝关节
- 基于MATLAB的人体自然及TKA后膝关节运动捕捉测量的三维运动分析
- 本文以国家自然科学基金“高屈曲人工膝关节的高屈曲稳定性机制研究”为来源，对自然人和TKA（Total Knee Arthroplasty）术后患者在下蹲、走路和上楼梯运动过程中人体膝关节股胫关节的运动特性进行了对比研究。...
- 赵烜
- 关键词：全膝关节置换膝关节运动特性
- 文献传递
- 超声激励对微压印PPDO血管支架的力学性能影响研究
- 2022年
- 为了使血管支架获得更高的径向支撑强度,防止血管修复时发生再狭窄,比较了微压印和超声微压印两种工艺对聚对二氧环己酮(PPDO)血管支架成型性能及结晶行为的影响。SEM检测发现,相同条件(温度,压力)下,超声微压印支架的球晶密度大,球晶细化,填充效果好,复制精度高;力学性能测试结果表明,超声微压印支架平均径向支撑强度提高约30%;XRD分析结果显示,两种工艺成型的支架与标准PPDO材料XRD图谱谱线的峰位相一致,都在相同位置(21°左右)出现最强衍射峰,超声微压印支架的最强衍射峰峰形相对展宽,说明超声激励作用机制提高了结晶度。超声激励有助于提高结晶度和细化晶粒,对聚合物的力学性能提升显著,有望在相同甚至更小厚度条件下,获得更高的径向支撑强度。
- 卞平艳石建功王跃宇李瑜王建平
- 关键词：聚对二氧环己酮血管支架球晶
- 基于MATLAB的人体膝关节运动捕捉测量与分析被引量：8
- 2020年
- 采用MATLAB软件对人体膝关节的运动进行分析处理。首先,编写程序处理运动捕捉测量的人体下肢标记点坐标数据,并进行插值修补;其次,根据所得到的人体下肢运动过程骨性标记点的坐标数据,利用骨性标记点建立人体股骨和胫骨局部坐标系;最后,通过坐标变换,计算人体下肢运动中膝关节股胫关节的屈曲伸展、内收外展和内外旋。对健康志愿者的下蹲和上楼梯动作进行运动捕捉测量,应用所设计的方法对获得的人体膝关节运动数据进行计算分析,验证该方法的可靠性和准确性。结果表明,采用MATLAB软件编程处理的方法,能够快速、准确地对人体膝关节运动数据进行处理,并得到人体膝关节股胫关节的运动学特性,这为人工膝关节假体的设计与优化提供了参考。
- 王建平赵烜胡海吴良益郭栋李瑜
- 关键词：膝关节MATLAB运动学
- 基于RSA的自然和人工膝关节运动测量及实验误差分析
- 本文以国家自然科学基金“高屈曲人工膝关节的高屈曲稳定性机制研究（项目编号：31370999）”为支撑，进行基于RSA的运动测量方法的自然人膝关节和人工膝关节在屈曲运动过程中股骨相对胫骨的的运动特征分析。 基于RSA的自...
- 闫池辉
- 关键词：人工膝关节误差补偿
