骨骼應力分析使用MLPG法; Bone Stress Analysis Using MLPG Method

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题名:	骨骼應力分析使用MLPG法;Bone Stress Analysis Using MLPG Method
作者:	鄔蜀威
贡献者:	機械工程系
关键词:	生物力學;骨骼應力分析;無網格分析;醫學工程
日期:	2007-07-01
上传时间:	2010-12-21 16:23:35 (UTC+8)
出版者:	行政院國家科學委員會
摘要:	近年來，在骨科醫學上，無論內固定裝置或關節置換手術，都有快速增加的趨勢，協助臨床醫師選擇適當的器材或方法，以改善治療結果，需要骨骼生物力學資訊。而骨折癒合過程，或與組織工程中細胞分化息息相關的機械生物學，也無一不與骨骼生物力學有關。由於解析法無法得到可接受的結果，實驗則費時費力，屍體標本不易取得，又有許多限制，常不可行。因此，數值方法成為骨骼生物力學分析的常見選擇。在力學分析上，有限元素法是最常使用的方法。其理論基礎已十分完備，對任意形狀物體，藉由適當的分割處理，經系統化的分析過程，即能得到相當精確的結果。但是複雜的幾何形狀，或龐大的定義域，將使分割元素，建立網格，成為費時費力的工作。即使有網格自動產生程式，仍然幫助有限，也無法自動建立高階元素網格。而且，有限元素法所求得之應力值精度遠不如位移值，影響其應用價值。另一較晚發展的方法是邊界元素法，其優點是只需對物體表面做元素分割，使問題的維度降低一階，簡化了分割元素，建立網格的工作，同時也降低了計算機所需的記憶體容量。所求得之應力值極為精確。缺點在於需要有分析問題之基本解，且積分方程會有奇異積分的現象，其數學方程式極為複雜，是以至今，生物力學領域仍極少使用。本計劃擬開發一新的應力場分析法，應用於骨骼生物力學分析。此法為近十年才發展之MLPG 法，其主要原理為建立部份域之試驗解與測試函數，完全不需組織網格。由於無建立網格之困擾，使用方便，尤其有助於未受工程訓練之臨床工作者進行力學分析。若配合適當之介面程式，未來僅需在影像範圍內隨機設定若干測試點，即可進行應力分析。研究期間：9508 ~ 9607
關聯:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
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