基于FEM的剪切波弹性成像测量肌肉受力研究

发布时间：2022-02-18 11:11

　　肌肉中力分布问题作为一项研究热点,现有的检测方法,例如直接检测、肌电信号检测等,面临着生物拒测、适用范围有限等困境。根据研究发现,肌肉在受力的过程中,剪切模量发生变化,进而引起剪切波速度变化,因此剪切波弹性成像技术作为一项有前景的非侵入性的成像诊疗手段,近年来被引入肌肉受力问题的研究中。但是现有的剪切波弹性成像对于肌肉受力问题的研究主要集中在对于离体肌肉的实验测量以及临床测试方面,缺少理论基础。因此本文采用了有限元法（Finite element method,FEM）,通过建立一个超弹性有限元肌肉模型研究在受力情况下剪切波速度的变化,探究剪切波速度和肌肉受力之间的数学关系,为剪切波弹性成像技术用于检测肌肉中力分布问题提供理论基础。本文首先通过离体狐眼外肌实验测量的应力应变曲线,建立一个超弹性有限元模型,根据实验中施加的负载值,先通过单轴拉伸的方法施加初始应力,再以点激励的方式施加一个正弦激励模拟剪切波弹性成像的过程,并计算在受力的情况下剪切波速度。仿真结果显示随着荷载增大,剪切波速度从6.1m/s线性增加至13.1m/s,从理论的角度证明受力与剪切波速度之间的关系。其次通过肌腱材料试... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 剪切波弹性成像技术
        1.2.2 受力影响肌肉剪切模量研究
        1.2.3 剪切波弹性成像用于肌肉检测研究
    1.3 本文主要研究工作与章节安排
第二章 超弹性模型与应力对波传播速度影响
    2.1 超弹性模型本构方程
    2.2 初始应力对于波传播速度影响
    2.3 本章小结
第三章 力对肌肉中剪切波速度影响的有限元研究
    3.1 有限元法
        3.1.1 有限元法理论
        3.1.2 有限元法仿真模块
    3.2 离体狐眼外肌有限元模型
        3.2.1 单元属性设定与网格划分
        3.2.2 超弹性模型系数拟合
        3.2.3 模型荷载与约束施加
        3.2.4 剪切波速度求解
    3.3 离体肌腱有限元模型
        3.3.1 离体实验简介
        3.3.2 肌腱超弹性模型建立
        3.3.3 超弹性模型系数拟合
        3.3.4 超弹性模型修正
        3.3.5 修正方法验证
    3.4 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
参考文献
致谢
科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]离体狐眼外肌被动行为的超弹性分析[J]. 郭红梅,高志鹏,陈维毅.  医用生物力学. 2017(01)
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[3]骨骼肌减少症与运动训练对肌卫星细胞影响的研究现状及展望[J]. 余群,翁锡全,王丽平.  中国组织工程研究. 2016(15)
[4]步态自主平衡行为的下肢神经肌肉力学分析[J]. 苏海龙,张大卫,李佳.  天津大学学报. 2013(08)
[5]剪切波弹性成像定量评价鼻咽癌放疗后颈部软组织纤维化研究[J]. 何炼图,汤庆,廖健鸿,刘敏,张晓云.  实用医学杂志. 2013(15)
[6]实时定量超声弹性成像技术检测肱二头肌松弛和紧张状态下弹性模量值差异[J]. 温朝阳,范春芝,安力春,徐建红,陈浩,王月香,唐杰.  中华医学超声杂志(电子版). 2011(01)
[7]肌肉力学特性研究进展及其若干问题[J]. 潘慧炬.  体育科学. 2003(03)
[8]不可压缩超弹性材料的有限元应力分析[J]. 于建华,魏泳涛.  西南交通大学学报. 1998(01)
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博士论文
[1]基于肌电信号的膝关节肌肉力分布模型[D]. 李翰君.北京体育大学 2011
[2]特殊地形上结构非线性地震反应的研究[D]. 杨书燕.天津大学 2006

硕士论文
[1]超声剪切波弹性成像在定量评估骨骼肌硬度中的应用研究[D]. 朱超超.深圳大学 2017
[2]橡胶材料粘弹性本构模型的研究及其在胎面橡胶块上的应用[D]. 明杰婷.吉林大学 2016
[3]基于ANSYS研究人体膝关节生物力学模型[D]. 张文.苏州大学 2010



本文编号：3630730