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轴向振动时节段曲度对腰椎间盘应力演化的影响被引量：2: 2020年; 研究人体腰椎运动节段承受长期轴向振动载荷时节段曲度对腰椎间盘应力演化的影响。基于人体腰椎L4~5节段CT扫描数据,建立人体腰椎L4~5节段的有限元模型。对腰椎间盘赋予多孔材料属性,并验证有限元模型的有效性。基于有限元模型,模拟L4~5节段以3种不同节段曲度(中立位、伸展2°、弯曲2°)承受时长为1000 s的轴向振动的过程,得到这3种节段曲度下腰椎间盘的应力演化情况。各个曲度下腰椎间盘纤维环部分的峰值轴向应力均出现在其后外侧。在受载过程中,各个曲度下纤维环峰值轴向应力均呈非线性增大,且增速不断减小,至1000 s时已趋于稳定。1000 s时,伸展2°下纤维环峰值轴向应力比中立位下大39%,比弯曲2°下大109%。在受载过程中,各个曲度下髓核轴向应力亦呈非线性增长,增速不断减小。1000 s时,伸展2°下髓核的轴向应力略小于其他两种情形。当L4~5节段以伸展2°的状态受载时,腰椎间盘受到的损伤最为严重;而当其以弯曲2°的状态受载时,腰椎间盘受到的损伤最小。当长时间处于全身振动条件下时,应尽量避免使腰椎处于向后伸展的姿态,而腰椎的小幅前屈可以保护腰椎间盘。; 谢贻翔张涵朱卫平; 关键词：腰椎轴向振动有限元分析

起床过程中腰椎应力动力学响应被引量：5: 2017年; 目的揭示起床过程中腰椎间盘的应力响应特征。方法根据实验数据,建立并验证考虑材料非线性和各向异性属性的全腰椎有限元模型,在此基础上模拟并计算人体从仰卧、起身、左转到坐在床沿完整过程中腰椎主要结构的应力分布和动态变化情况。结果起床过程中腰椎间盘纤维环、髓核及终板的应力大小和分布不断变化,各节段的应力集中在背侧,L4~5上最大,应力峰值出现在当躯干从仰卧起转过35°~62°之时,分别是坐稳时的3倍、仰卧时的17倍。结论 L4~5椎间盘后侧是损伤和退变高发区,在日常活动中实际承受的应力可能要比以往按静态测算的应力更高,影响范围也更大。动力学模拟能更全面深入地了解腰椎间盘的负载特点,为防治相关腰椎疾病提供科学依据。; 张涵朱卫平; 关键词：起床腰椎间盘动力学有限元分析应力

成纤维细胞在基质刚度梯度作用下趋硬性迁移数值模拟: 2019年; 建立了一种细胞趋硬性迁移的理论模型和有限元分析框架,为连续变刚度人工基质的试验设计提供理论依据。考虑了细胞体的黏弹性属性,以及细胞与基质间的配受体动态反应过程,并以配受体合成时间为时间步长,将细胞运动方程化为静力学形式进行求解。对有限元过程提出一种动约束,便于消除其结构矩阵的奇异性。结果表明,模型能够模拟黏着斑内部力的快速波动现象,细胞的运动速度与观测数据一致,可有效模拟20 h以上的长时程问题。; 宁乐张涵朱卫平; 关键词：有限元

细胞在缓变刚度基质上趋硬性迁移的数值试验被引量：2: 2019年; 目的以成纤维细胞为模式细胞,光聚法制备的具有缓变刚度的水凝胶为基质,分析基质的工艺和性能参数对细胞迁移进程的影响,为有关人工基质的设计和制作提供理论指导。方法构建试验系统的数学模型,编制相应的计算机求解程序,包括细胞模型的黏弹性动力学有限元、细胞与基质间黏着斑的形成和解离动力学方程、动边界和时间多尺度问题的求解策略。结果给出基于实验数据的基质工艺参数与基质性能参数之间的关系式;当基质刚度一定时,速度和牵引力随基质刚度的增加而增大,并且伴有快速波动现象,随观察时间的延长,细胞运动状态将逐渐趋于稳定;适量增加基质刚度梯度将明显促进细胞迁移,而且细胞在较大刚度梯度的基质上能够保持一定的极限速度;光掩模不透明度梯度越小,基质刚度梯度越大,细胞到达指定位置耗时越少。试验结果与文献报道的有关实验结果相符。结论试验结果为测试光聚法制备的缓变刚度水凝胶基质的工艺参数和性能参数对细胞迁移进程的影响提供了一个有效的数字仿真平台。; 宁乐张涵朱卫平; 关键词：人工基质

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张涵