李俊伟
2019级博士研究生
研究方向：生物力学
邮箱：junweili@buaa.edu.cn
教育经历
2012年09月23日- 2016年06月21日 天津理工大学 本科
2016年08月30日- 2019年03月21日 天津理工大学 硕士研究生
2019年09月01日- 至今 北京航空航天大学 博士研究生
项目经历
骶髂关节脱位不同固定术式的有限元研究
骶髂（Sacroiliac,SI）关节脱位是一种常见损伤，常伴随于骨盆环损伤。根据Tile分类，在Tile B和Tile C型损伤中，通常会采用骶髂螺钉对患者进行复位和固定，大量研究数据表明利用该方法固定后的骨盆环非常稳定，因此它也是后环损伤最常见的固定方法。目前骶髂螺钉固定技术种类繁多，很多学者已经对多种骶髂螺钉内固定术的解剖学和生物力学进行了研究。然而，由于骶髂螺钉的固定位置周围神经血管结构复杂，因此采用骶髂螺钉进行治疗骶髂关节脱位，对临床医生的技术要求极高。此外，相关研究表明，采用单枚骶髂螺钉进行固定，会降低固定的稳定性，而采用多个螺钉会增加手术的风险和术后的并发症的发生率，以及患者的费用。目前最常用的骶髂螺钉固定类型为单枚S1骶髂螺钉、单枚S2骶髂螺钉、或S1与S2螺钉相结合。然而，目前帮助外科医学决定采用哪种固定方式能够更好的治疗骶髂关节脱位的生物力学研究却寥寥无几。该研究通过采用三维有限元分析的方法，对经四种骶髂螺钉（S1-1、S2-1、S1-S2、S1-2）固定骶髂关节脱位的生物力学特性进行了分析，比较采用不同内植入物固定骶髂关节脱位后生物力学的差异性，从而进一步为临床手术提供有效的参考。在本课题中，主要工作负责完成骨盆的有限元模型的建模以及仿真的计算。图1-图3为该研究的部分有限元图形
骶骨骨折不同固定术式的有限元研究
骶骨骨折是一种特殊的骶骨骨折，临床表现为骶骨双侧纵行骨折合并横行骨折，属于DenisⅡ型，多数患者为自杀性跳楼导致的骨折，因此又将其称为“自杀性骨折”，这种骨折损伤导致脊柱和骶骨中上部与骨盆分离。由于此类骨折的发生率较低，约占骶骨骨折的2.1%，医生缺乏临床治疗经验且治疗较为复杂，导致近年来在外科手术的治疗方案中仍存在较大争议，该研究结合目前临床应用较为广泛的骶骨骨折治疗方案，提出以下三种固定方式，①S1S2贯穿螺钉（S1S2），②L4-L5椎弓根螺钉+髂骨翼螺钉（L4L5+IS），③L4-L5椎弓根螺钉+S1贯穿螺钉+髂骨翼螺钉（L4L5+S1+IS）。并根据实际受力情况采用有限元法分别模拟H型、U型骶骨骨折模型所受400N竖直向下的垂直载荷以及7.5N•m不同方向的扭矩（前屈、后伸）时内植入物的受力情况和受力后在骨折面产生的骨折缝隙分离值的大小。进而比较采用三种内固定方式固定H型、U型骶骨骨折后的生物力学的差异，从而进一步为临床手术提供有效的参考。在本课题中，主要工作负责完成腰椎-骨盆的有限元模型的建模以及仿真的计算。图4-图6为该研究的部分有限元图形。
基于有限元-裂纹分析非骨水泥型人工髋关节置换术中股骨假体周围骨折影响因素的研究
现代人工髋关节置换术自上世纪80年代发展至今，已成为股骨颈骨折、终末期髋关节病的有效治疗手段，但仍面临假体周围骨折的并发症。无论是术中还是术后骨折，都可导致手术时间延长、创伤增大、费用升高，需再次手术，术后髋关节功能减低等问题，明显降低患者预后并增加社会的经济负担，因此一直是国内及国际范围内的研究热点。目前已有一些临床研究总结分析股骨假体周围骨折的危险因素，包括假体-髓腔形态不匹配、骨质疏松、植入技术以及应力遮挡等。同时也有一些借助于生物力学试验以及有限元分析等方法的实验研究见于报道。最近，有限元分析方法的进展以及裂纹分析的应用可有效模拟股骨假体周围骨折的过程，但应用此方法对导致假体周围骨折的危险因素进行研究目前在国内及国际上尚未见报道。本研究拟通过基于QCT的有限元分析模型研究非骨水泥型人工髋关节置换术后早期，各种致股骨假体周围骨折危险因素在不同外力下引起骨折的过程及边界条件，以优化临床术前设计、假体选择，降低假体周围骨折风险。在本课题中，主要工作负责完成胫腓骨有限元模型的建模以及仿真的计算。图9-图10为该研究的部分有限元图形。
胫骨高位截骨术前、后侧撑开高度对胫骨平台后倾角的影响
骨关节炎(Osteoarthritis，OA)又称退行性骨关节病，是膝关节疾病在老龄化过程中最常见的疾病。对于终末期膝关节OA的治疗，现代人工全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）是目前的主要手段。过去的几十年中，TKA虽然在缓解病人疼痛、改善膝关节功能以及延长假体使用寿命方面取得了明显的进步，但是病人术后的主观满意度并不如术后膝关节功能评分一样令人乐观。因此针对膝关节OA早期即进行的保膝治疗越来越受到重视。尤其是合并了膝关节内或外翻畸形等冠状面力线异常的患者，胫骨高位截骨手术（High tibial osteotomy,HTO）可以有效地调整力线，减轻关节面应力，从而延缓关节炎进展，进而避免不得不接受TKA手术。相对于TKA，HTO保留了骨关节炎患者自然的膝关节，最大程度地保留了关节的运动功能和舒适性，并且更符合我国患者的传统文化理念。目前的HTO手术可以通过术前计划、手术导板等精确地矫正下肢冠状面的力线，但同时也会对胫骨平台后倾角产生影响。而维持正常的胫骨平台后倾角对膝关节功能及运动学表现有至关重要的作用，后倾角增大可导致膝关节伸直受限、前交叉韧带张力增加甚至断裂；后倾角减小则可导致膝关节过伸、后交叉韧带张力增加。HTO术中影响胫骨胫骨平台后倾角的因素较多，如何在调整好冠状面力线的同时维持胫骨平台后倾角不变仍需进行研究。在本课题中，主要工作负责完成胫腓骨有限元模型的建模以及仿真的计算。图7-图8为该研究的部分有限元图形。
科研成果
都承斐, 李俊伟, 刘海英，等. 随动载荷对腰椎小关节接触力的影响[J]. 医用生物力学, 2017, 32（4）：363-368.
李俊伟, 彭烨, 尉迟晨曦,等. U型骶骨骨折固定的有限元分析[J]. 生物医学工程学杂志, 2019, 36(2):9.
Li J W, Du C F, Yuchi C X, et al. Application of biodegradable materials in orthopedics[J]. Journal of Medical and Biological Engineering, 2019, 39(5): 633-645.