沙疗对oa兔子股骨骨质与力学性能的影响分析

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：沙疗对OA兔子股骨骨质与力学性能的影响分析论文题目(外文)：AnalysisonTheInfluenceofUygurSandTherapyonKneeOsteoarthritisofRabbitFemurBoneVolumeMechanicalProperties研究生姓名：黄少君学科、专业：机械工程研究方向：机械设计及理论导师姓名职称：居来提·买提肉孜副教授论文答辩日期2015年5月28日学位授予日期2015年6月日新疆大学硕士研究生学位论文摘要维医埋沙

2、疗法是新疆吐鲁番地区的一种古老医术，可用于辅助治疗骨关节疾病，对骨性关节炎的康复疗效尤为明显。本课题在前人学者及师兄们的研究成果之下，结合动物实验，应用相关软件分析了沙疗在患病股骨的力学性能上的影响。最后利用三维有限元分析方法，将本课题的研究上升到了理论研究范畴，以期提炼出科学的、精炼的、普适的研究成果，为后续相关领域的研究提供切实有效的科学依据和理论。首先本课题探讨的是不同沙疗阶段对患有骨性关节炎兔子股骨力学性能的影响,阐明维医沙疗对骨性关节炎的康复治疗效果。其方法是：随机将16只实验兔分为实验组，

3、即病态沙疗组（n=8）、对照组组即病态未沙疗组（n=8），每日沙疗30min。对三组兔右后股骨关节腔分别在第1、4、7天注射木瓜蛋白酶（浓度3%，剂量0.3ml/kg），建立骨性关节炎模型组。实验组在模拟的吐鲁番沙疗场进行沙疗，每天2次，每次30分钟，连续4周；对照组不进行沙疗。CT扫描股骨，采集两组实验动物股骨数据4次（建模前后各1次、沙疗第14天和第28天各一次）。在MIMICS软件里应用“threshholding”操作指令，根据CT值的范围不同把股骨分为三个骨质层并读取各层体积。将两组实验对象

4、的左右后股骨进行离体三点弯曲实验，获得负载-挠度曲线。对比加载载荷和挠度，计算截面惯性矩、最大弯曲正应力和最大剪切应力。最后归纳CT扫描数据和三点弯曲试验结果对比，分析沙疗对各骨质层体积和对股骨力学性能的影响。得到的结果是：①各骨质层的CT扫描结果：病态组股骨中，硬质骨有向密质骨和软质骨的转移趋势。沙疗组软质骨向密质骨和硬质骨有较为明显的转移（四次CT扫描数据有统计学意义p<0.05）。②三点弯曲实验结果：在MIMICS软件中提取股骨断面的形态学参数，最大弯曲正应力和最大剪切应力，以及最大载荷的组间差

5、异都有统计学意义（p<0.05），横截面惯性矩和挠度的组间差异无统计学意义（p>0.05）。沙疗组的股骨断面的形态学参数都要低于未沙疗组；而沙疗组的股骨断面的最大承载载荷、最大弯曲正应力以及最I新疆大学硕士研究生学位论文大剪切应力都要高于未沙疗组。由此得出结论结论：沙疗对成年OA兔股骨的骨质层体积分布及股骨的力学性能有显著的良性影响，即沙疗对骨性关节炎有良好的康复治疗效果。不同沙疗阶段对骨性关节炎有不同治愈疗效。然后本课题致力于探究一种基于CT值的非均匀各项同性的骨生物有限元建模方法，并将其应用于维医

6、沙疗对兔股骨力学性能的影响分析中。应用的方法是：建立8只新西兰成年兔右后股骨的骨性关节炎模型并分为沙疗组和对照组。CT扫描股骨，将断层影像数据导入MIMICS软件，分割，生成股骨3D模型，结合ANSYSAPDL命令流对其体网格划分，再把体网格的LIS格式文件导回MIMICS赋材料属性，最后在Ansys中进行三点弯曲模拟并求解。对比三点弯曲实验结果进行分析。得到结果为：建立了兔股骨三维有限元模型，三点弯曲模拟分析所得的挠度、最大应力跟实验所得数据都有较好的相关性（r挠度值=0.932，r最大应力值=0.

7、942）。最后我们得出结论：本文的有限元建模方法比较符合骨的结构与材料属性，可用于进行骨骼受力和变形分析，为将其应用于沙疗等骨康复治疗领域的研究提供科学有用的依据。关键词：有限元分析方法；埋沙疗法；骨性关节炎；三点弯曲实验；骨力学特性；II新疆大学硕士研究生学位论文AbstractUighurmedicine’ssandtherayisakindofoldmedicalskill;itcanbeusedtoremedyjointdiseaseassistantly,andhasspecialcurat

8、iveeffectonosteoarthritis.Undertheachievementofpredecessors,thisarticlecombinesanimalexperiment,appliesrelativesoftwaretoanalysistheinfluenceofsandtherapyonthechangesthefemurmechanicalpropertiesofosteoarthritis.AndthenItakeadvant