检测不同髋关节手术后髂腰肌肌腱炎的新型模拟

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概述 髂腰肌肌腱炎通常由髂腰肌肌腱和髋臼杯之间的撞击引发,影响约 18% 的全髋关节置换术(THA)和 30% 的髋关节表面置换术(HRA)患者。已研究开发出一种用于检测髂腰肌撞击的新型模拟,且在 THA 患者中验证。 本项目将验证扩展到 HRA 患者,比较 THA 和 HRA 患者的结果。使用 Simpleware 软件对 12 名患者的两组 CT 扫描数据进行分割、标记、导出后进行模拟。结果表明,模拟能够显著预测髂腰肌肌腱炎,并在 THA 和 HRA 患者的研究中区分有症状和无症状队列。这种新颖的模拟将为术前髋臼杯的放置决策和术后髂腰肌肌腱炎诊断提供助力。 亮点 已开发并验证一种检测髂腰肌撞击的新型模拟 在 Simpleware 软件中分割和标记 CT 扫描数据 模拟可显著预测髂腰肌肌腱炎 改善术前和术后手术决策 介绍 髋关节表面置换术(HRA)是全髋关节置换术(THA)治疗终末期髋关节骨关节炎(OA)的替代手术方案。与 THA 相比,HRA 具有相同的翻修率,同时保留了更多的骨量,能够更好地恢复天然生物力学。然而,腹股沟疼痛和髂腰肌肌腱炎仍是 HRA 后的常见并发症。最常见的原因是由于髋臼植入物的偏位、前倾不足或尺寸过大等因素造成髋臼杯前缘与髂腰肌肌腱的撞击。 本研究在前期 THA 模拟的基础上,通过对有症状和无症状患者的病例对照研究,探讨 HRA 患者髂腰肌肌腱炎的发生机制。然后将这些结果与先前收集的 THA 结果进行比较,研究臼杯撞击和肌腱炎机制的差异。 本研究对两个假设进行检验。首先,有症状 HRA 患者队列在仰卧位和站立位的撞击程度均显著高于无症状 HRA 患者。其次,由于与 HRA 相关的髋臼杯较大,有症状 […]

通过有限元模拟预测 3D 打印多孔钛牙种植体的疲劳寿命

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牙种植体必须承受施加在天然牙齿上的咀嚼负荷,这些重复的力可能会导致种植体松动或失败。在牙种植体中加入孔隙可增加与骨骼的接触表面积和作为药物输送装置,从而改善长期稳定性和降低失效风险。

加入多孔特征会削弱种植体的机械能力,但必须确保足够的疲劳强度,而根据 ISO 14801 测试各种多孔结构的成本高昂且耗时。本研究对 3D 打印多孔钛牙种植体试样进行机械性能测试,建立耐久极限(即无限疲劳寿命)与单调荷载至失效之间的关系,开发和校准有限元模型预测给定多孔结构的疲劳寿命。

混凝土的细观建模:异质性对局部应力、应变和 RVE 的影响

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在细观尺度上,混凝土是一种多相异质材料,全面了解底层力学并充分考虑微观结构的异质性对于更好地设计混凝土等下一代复合材料至关重要。本研究结合细观建模、原位 X 射线计算机断层扫描成像(XRCT)和原位 3D X 射线衍射(3DXRD)测量研究异质性(微米级骨料、水泥浆、界面过渡区、高密度相和气孔)对混凝土宏观和微观响应的影响。

利用深度学习精准快速分割老年人头部核磁数据

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从核磁共振图像(MRI)对整个头部进行精准的分割为个性化的有限元计算模型奠定了基础,提供非侵入性脑刺激(NIBS)等领域的计算机辅助解决方案。
本研究提出一种名为 GRACE 的深度学习方法,在一个新数据集上进行训练和验证,该数据集包含 177 个经过细致人工审查的手动校正 MRI 衍生基准分割。

基于细观力学建模分析卡车载荷下柔性路面的非线性行为

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沥青路面会出现诸如车辙、膨胀、推挤、开裂和坑洼等各种问题。准确评估卡车载荷对道路结构的影响,需要对产生的应力和应变进行深入分析。本研究开发了一个预测柔性路面行为的动态模型,不仅考虑到沥青层效应,还能准确表征路面结构内的所有层。将基于 Kelvin 粘弹性模型的用户自定义材料子程序(UMAT)集成到 ABAQUS 软件进行非线性粘弹性分析,结合由 Simpleware 软件基于真实扫描数据创建沥青混凝土结构的模拟与实验结果验证,比较 Simpleware 软件与 ABAQUS 生成网格模型质量对模拟精确度的影响。

通过生成对抗网络为异质和拓扑复杂的 3D 材料创建微观结构

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本研究采用由 Xe 等离子聚焦离子束扫描电子显微镜(Xe PFIB-SEM)获取的大尺寸 3D 微观结构数据集,通过生成对抗网络(GAN)框架学习和生成固体氧化物燃料电池电极的 3D 微观结构。利用有限元分析进行电化学性能模拟,并与基于晶粒的生成算法(DREAM3D)进行对比。机器学习模型能够以高保真度重建微观结构,使其成为 ICME 工具集中有价值的补充。