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放射式冲击波在软组织中传播特性的有限元分析

2021-08-11刘慧力王照智

科学技术与工程 2021年20期
关键词:有限元

赵 彻, 刘慧力, 王照智, 冯 春

(1.常州工学院航空与机械工程学院, 常州 213032; 2.吉林大学工程仿生教育部重点实验室, 长春 130025; 3.沈阳工业大学机械工程学院, 沈阳 110870)

随着人口老龄化的深入,关节炎和肌腱炎等软组织慢性损伤性疾病呈高发态势,已成为康复医学研究的重点课题[1]。与传统的药物和按摩治疗相比,放射式体外冲击波治疗(radial shock wave therapy,rESWT)具有易于操作、安全和治疗费用低等特点,在软组织损伤性疾病的治疗方面已得到广泛认可[2]。大量的临床研究已经证明,rESWT在足底筋膜炎[3]、肩钙化肌腱炎[4]和慢性跟腱炎[5]等多种软组织损伤性疾病的治疗中疗效显著。

然而,rESWT修复软组织损伤、缓解疼痛的具体机制尚不明确,治疗方案的制定主要依靠临床医生的经验和患者的主观感受。Walewicz等[6]采用随机和单盲试验评估了rESWT对下腰痛患者的影响,表明与传统的运动改善计划相比,使用rESWT对减轻疼痛和改善总体功能状态具有长期的重大影响。Zhang等[7]将rESWT与药物在治疗慢性盆腔疼痛综合征的效果进行了对比,表明rESWT的治疗效果更佳,症状复发率也更低。然而,要想制定更合理的治疗方案,开发更先进的治疗仪,仍需要对病患目标部位的生物学反应与特定治疗剂量(压强和能流密度等)间的关系进行量化分析[8-9]。

为解决上述问题,首先要了解放射式冲击波的传播特性。近年来,中外科研人员围绕这一问题开展了研究工作。Perez等[10]使用光纤探头水听器对ESWT体外冲击波治疗(extracorporeal shock wave therapy,ESWT)设备在水中产生的声场进行表征,得出焦点处的峰值正压范围为2~45 MPa。……

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