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应用计算机模拟计算不同心率时心脏功能的指标值
采用计算机模拟计算不同心率时心脏功能的指标值,包括左室射血分数、每搏量、心输出量等,以观察心率对心脏功能的影响.结果表明,用线性回归模型计算的左室射血分数、每搏量、心输出量在较低心率时模拟数值较为可信,在较高心率时每搏量模拟数值不可靠.在心率100次/min时,模拟心输出量达到大值.可见心脏功能指标与心率高度相关,分析心脏功能时应重视心率的影响.
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人工骨负型三维网架制作工艺研究
目的:从快速成型、材料学和生物学的角度分析人工骨制备中微观仿生结构制作的可行性.方法:利用溶解骨负型支架的工艺来制作人工骨内部微管结构.结果:①建立了仿生计算机辅助设计模型,较真实地体现了自然骨内部微管结构的特征.②由得到的模型数据,利用快速成型技术制备出了相应的骨组织微管结构三维网架.③所制备的三维网架具有孔径大小和孔隙率可人为控制的优点.结论:所开发的人工骨工程化制造系统的设计方案有效可行,可以弥补传统生物填充材料由于缺乏适当的微孔结构而无法实现快速活化的缺陷.
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计算机三维重建模拟下颌角肥大截骨的可行性
对16例下颌角肥大患者于截骨前、截骨后半年行颌面部CT扫描,将CT图像数据输入三维重建软件Mimics 10.0中,应用软件在截骨前选用不同术式进行模拟,终选择合适术式,并对患者截骨前与截骨后半年的面部几何特征指标进行比较,对结果进行分析.所有患者均获得直观、精确的三维重建图形及模拟手术方案,并精确计算出面部几何特征指标的差值,骨性下颌间宽减少了(7.69±0.89)mm,软组织下颌角间宽减少了(5.13±1.19)mm,双侧下领角角度分别增加了(5.68±1.43)0,(5.9±1.66)0,将其运用到实际术中,缩短了手术时间,提高了手术精度.结果提示,计算机三维重建及模拟技术有助于揭示下颌角肥大截骨后骨及软组织变化的规律,是模拟手术并选择手术方案的良好辅助手段.
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骨质疏松股骨转子间不稳定型骨折人工股骨头置换的三维有限元应力分析
背景：人工股骨头置换的出现为股骨转子间不稳定型骨折的临床修复提供了新思路。但人工假体置换可能会对原有的股骨生物力学稳定性产生影响，导致各种不良后果的出现。目的：采用三维有限元方法分析人工股骨头置换修复骨质疏松股骨转子间不稳定型骨折的应力变化。方法：在接受健康体检的人群中随机选择1名老年男性志愿者，对左侧股骨进行螺旋CT扫描，建立人体股骨、假体三维有限元模型。模拟人体攀爬楼梯的实际工况，利用三维有限元模型，分析各项力学指标，包括股骨体表、假体以及假体柄周围骨性通道的应力分布情况。结果与结论：在正常状态下，人体股骨内外侧受力基本处于一致的状态。应力按照从近端向远端逐渐增大的情况变化。假体应力存在集中情况，并集中于中段。对假体柄前内侧的应力分布情况进行分析，获得假体及相应股骨内松质骨界面的应力分布情况，经分析可以发现，处于一致的应力变化趋势。结果提示，人工股骨头置换并不会对人体股骨的总体应力分布模式产生明显的影响，总体的应力分布并没有发生变化，依然按照从近端向远端逐渐增大的情况变化，且大应力区域位于全长股骨中段位置。进行重建之后，股骨距部未观察到明显的应力集中情况。
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数字骨科技术在桡骨远端骨折掌侧钢板的放置定位中的应用
背景：桡骨远端骨折以掌侧锁定钢板治疗为主，但尚存在操作中难以判断钢板位置同腕关节面边缘的距离，可导致螺钉穿出关节面的并发症。关节镜或操作中透视各有利弊，缺乏简单易行且有效的关于钢板放置定位的方法。
目的：探索桡骨远端骨折掌侧锁定钢板的放置定位及计算机仿真在此治疗前规划的作用。
方法：收集20例成人桡骨CT断层数据，通过MIMICS软件建模，在MIMICS中装配桡骨和掌侧钢板，测量佳的关节面边缘同钢板远排螺孔中心的距离，求其标准差及均值。将桡骨远端骨折患者33例分为2组，常规规划组治疗前常规X射线及CT阅片，计算机规划组治疗前根据计算机测量的数据辅助规划。
结果与结论：常用斜T型掌侧锁定钢板的安置安全区为：螺钉孔中心距关节面边缘均值男性为11.13 mm，女性为10.97 mm。计算机规划组患者治疗中透视次数及操作时间显著少于常规规划组(P<0.05)。提示计算机仿真技术可以有效确定桡骨远端掌侧钢板的适当位置，应用于治疗前规划中有助于减少老年骨折患者的透视及操作时间。 -
肱骨外侧髁骨折的生物力学研究
背景:肱骨外侧髁骨折是易发生的肘部损伤之一,属关节内骨骺骨折,临床上对其骨折发生和其治疗的力学机制并不完善.目的:从生物力学角度研究肱骨外侧髁在不同体位加载下的应力分布规律,探讨其骨折发生治疗机制.设计:计算机模拟应力研究.单位:福州大学实验力学教研室和北京大学第三医院骨科.材料:实验于2000-01/2002-12在福州大学福建实验力学专业委员会完成,选择6岁儿童尸体肱骨标本(福建中医学院解剖教研室提供),使用仪器包括计算机,SUPER-SAP93软件,材料切割机,骨角度测量仪等.方法:模拟伸屈肘及前臂旋前、中立、旋后等多种体位加载在三维有限元模型上,计算分析相应部位的应力分布状况.主要观察指标:肱骨外髁和肱骨滑车部位的平均Mises应力值.结果:半屈肘位时肱骨外侧髁区平均应力值大,而伸肘时的伸肌腱作用节点应力值大于外侧髁区.结论:半屈肘位时肱骨外侧髁骨折的发生以尺桡骨撞击力与重力的上下剪切作用为主;伸肘位时以伸肌腱牵拉为主的弯力偶矩可拉脱外侧髁形成骨折.肱骨外侧髁骨折的复位可利用伸肌腱的牵拉作用,而固定则尽量避免伸肌腱的牵拉.
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基于图像处理和Matlab的平面有限元自动建模
目的:提出一种基于数字图像处理和 Matlab的平面任意区域有限元自动建模方法.方法:图像特征点提取用数字图像处理技术得到 ,利用 Matlab进行单元自动划分 ,得到有限元分析数据.结果:提取特征点和单元自动划分合并为一个步骤 ,因而提高了效率.结论:此方法能有效地处理具有多连通和复杂轮廓的医学图像,给出实验结果证明其有效性.
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运用计算机三维重建及模拟技术矫正颧骨不对称畸形
目的 探讨计算机三维重建及模拟技术在颧骨不对称畸形中精确骨量差别及准确选择术式方面的应用.方法 对10例颧骨不对称畸形患者行CT扫描,用计算机进行三维重建.将健侧颧骨图形以正中矢状面为轴面,按镜像关系对称变换到患侧,经透明化及布尔运算测定骨量差别;采用不同的术式进行手术模拟,终选择合适的术式进行常规手术.结果 所有患者在获得直观、精确的三维重建图形及准确的模拟术式后再进行手术操作,既缩短了手术时间、提高了手术精度,又获得了满意的术后效果.结论 计算机三维重建及模拟技术的应用有助于提高颧骨不对称畸形的诊断精度和术式的准确选择,是矫正颌面部不对称畸形的良好辅助手段.
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钠离子电导对螺旋波稳定性的影响
目的 基于计算机模拟实验探索钠离子电导对螺旋波稳定性的影响.方法 运用计算机仿真技术模拟一维和二维心肌组织的电生理活动,分别以动作电位时程恢复性质曲线,螺旋波波头轨迹和环长Poincare散点图为观察对象,探寻钠离子电导与螺旋波稳定性的关系.结果 在一维组织中,动作电位时程恢复曲线的斜率随着钠离子电导增大而增大,但总体影响不大.在二维组织中,随着钠离子电导的增大螺旋波波头的轨迹趋于稳定,环长更小,环长Poincare散点图更加汇聚.结论钠离子电导增大可使螺旋波的稳定性增高.
关键词： 螺旋波 动作电位时程 螺旋波波头轨迹 环长Poincare散点图 计算机模拟 -
IL-6D24-Linker-PE40重组毒素的分子生物学特性预测
目的:探讨重组毒素IL-6D24-Linker-PE40融合蛋白及其接头设计的合理性.方法:应用核酸和蛋白质序列分析软件系统-GOLDKEY软件,对IL-6D24-Linker-PE40重组毒素融合蛋白的柔性、抗原性、亲水性、表位等分子生物学特性进行计算机模拟预测,并做Western blot分析进行验证.结果:IL-6D24-Linker-PE40分别保留了IL-6D24和PE40的表位特征,没有新的抗原表位出现,而且柔性接头处具有极低的抗原性.Western blot分析结果表明融合蛋白能分别与IL-6和PEA的单克隆抗体发生特异结合,这说明融合蛋白保留了IL-6和PE40的空间结构特征.结论:预测结果有助于我们更好地从实验中认识蛋白质生物活性.
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噬菌体文库与计算机模拟筛选H1N1流感病毒血凝素结合位点的比较
目的:对H1N1流感病毒血凝素HA的抗原表位初步筛选.方法:用噬菌体展示文库对2株抗体的结合位点进行筛选,将筛选的抗原位点结合HA序列进行多肽合成,免疫小鼠制备单克隆抗体,通过分子生物学手段对4株抗体的轻链和重链可变区基因进行调取,通过计算机模拟抗体序列结合的抗原的结构域,推测抗体结合的氨基酸位点.结果:噬菌体文库筛选得出抗体的结合序列富含组氨酸和精氨酸,将针对多肽的单克隆抗体的序列和前期获得的2株抗HA单克隆抗体的序列比对分析,发现A1-8和anti-14p结合的HA抗原序列相一致,H1-13和anti-11p结合的HA抗原序列相一致.结论:通过将噬菌体展示文库技术和计算机模拟预测抗原抗体结合,可以有效筛选抗原表位,为流感病毒HA抗原表位预测方法的完善提供理论基础.
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解析生物制药技术
各种新技术的出现有助于新药物的开发.计算机模拟和分子图像处理技术(例如原子力显微镜、质量分光仪和扫描探测显微镜)相结合可以继续提高设计具有特定功能特性的分子的能力,成为药物研究和药物设计的得力工具.药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具.
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人ICOS-Linker-Ig真核表达载体构建及二级结构分析
目的构建人重组ICOS-Linker-Ig真核表达载体并预测其二级结构及Linker的合理性.方法扩增人ICOS胞外域及IgG Fc段,设计一段柔性Linker将二者连接.经测序分析得到融合基因序列.应用核酸和蛋白质序列分析软件EditSeqTM对融合基因及Linker部位翻译后二级结构水平的一些生物学特性,诸如柔性、抗原性、亲水性及表位等加以预测分析.结果 ICOS-Linker-Ig融合基因的氨基酸序列经软件分析,并分别与ICOS和IgG单独分析结果比较,发现在二级结构水平未出现新的抗原性,同时Linker部位具有很低的抗原性,亲水性无改变,Linker部位呈中性且柔性良好,不影响两端蛋白质二级结构和融合蛋白空间构象.ICOS和Ig具有各自原来的表位特征,无新表位出现.结论本研究构建的ICOS-Linker-Ig能够保留ICOS和Ig各自生物活性和功能,计算机分析表明翻译后不影响蛋白质空间结构的形成,适合融合蛋白功能的发挥.
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骨功能适应性数值模拟的若干进展
骨能够响应外部力学载荷,在特定位置生成或吸收骨组织不但可以提高骨的力学功能效率,而且还能及时修复日常载荷下骨内产生的微裂纹,以防止骨折并延长骨骼寿命,这称为骨功能适应性.与传统实验研究方法相比,计算机数值模拟具有可控性、可行性和可预测性等优势.鉴于骨功能适应性机制研究有重要的力学生物学理论意义和骨科临床的实用价值,本文对近年来国内外骨功能适应性数值模拟的新进展作一综述.
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质量控制规则软件在定量检测室间质量评价数据分析中的应用
室间质量评价是质量评价和改进的重要途径之一，但实验室往往只对不合格的数据进行分析。选择合适的质量控制规则，可以对不合格数据的误差来源以及合格数据存在的潜在问题进行分析；文章分析了已开发出的相关质量控制规则软件，用于分析室间质评结果、评价方法学性能、查找误差来源。
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基于计算机仿真模拟结果推荐老年人左奥硝唑给药方案
目的 观察左奥硝唑氯化钠注射液在健康老年人体内的药代动力学,利用计算机模拟不同给药方案的药动学参数,结合药动/药效学(PK/PD)分析,推荐左奥硝唑老年人给药方案.方法 本研究临床试验部分为单中心、开放、单剂量给药试验设计,评价老年受试者单剂静脉滴注左奥硝唑氯化钠注射液500 mg的药动学特征;采用WinNonlin软件模拟500 mg,q 12h和750mg,q24 h连续7d给药后老年人体内的药动学参数;利用Matlab进行Monte Carlo模拟预测多剂静脉滴注左奥硝唑不同给药方案达稳态时,不同MIC水平下的的达标概率及对脆弱拟杆菌的累积反应分数.结果 大于65岁老年人单次静脉注射左奥硝唑氯化钠注射液500 mg后主要药动学参数:C～为(11.97±1.16) μg/mL,AUC0-96为(171.24±20.43)μg·h/mL,AUC0-∞为(172.16±20.88)μg· h/mL,t1/2为(12.46±1.85)h.多剂静脉滴注500 mg和750 mg左奥硝唑达稳态后的药动学参数模拟结果如下:Cmax,ss分别为(20.6±1.9) μg/mL和(20.5±1.6) μg/mL,AUG0-τ别为(166.1±19.6)μg· h/mL和(251.0±29.6)μg·h/mL,t11/2分别为(11.75±1.87)h和(11.75-±-1.87)h,2种给药方案达稳态后Cmax,ss无统计学差异(P＞0.05),而750mg组的AUC0-τ明显降低(P＜0.05).Monte Carlo模拟结果表明,当靶值为AUC0-24/MIC≥157.6及C呲/MIC≥14.1时,500 mg,q 12h和750 mg,q24h给药方案对脆弱拟杆菌达到靶值的CFR均≥96％,对于MIC≤1μtg/mL的病原菌,2种给药方案的达标概率均可达到100％.结论 左奥硝唑氯化钠注射液500mg,q 12h和750mg,q24h均可用于老年患者厌氧菌感染的治疗.
关键词： 老年人 左奥硝唑氯化钠注射液 药动学 计算机模拟 药动/药效学 -
标杆型3D打印导板辅助寰枢椎椎弓根置钉准确度分析
目的：探讨标杆型3D打印导板辅助寰枢椎椎弓根置钉的可行性，并进行置钉准确度分析。方法2014年6月—2015年8月，本院收治寰枢椎脱位患者21例，男12例，女9例；年龄12~54岁，平均42.6岁。术前使用Mimics 17.0软件和3-matic 9.0软件为每例患者制作标杆型3D打印导板，术中使用标杆型3D打印导板辅助寰枢椎椎弓根置钉，术后患者行颈椎CT平扫。在Mimics 17.0软件中，将手术前后的寰枢椎模型及螺钉配对拟合，调整空间坐标轴，测量并比较术前预设钉道与术后实际钉道的内倾角、头倾角、进钉点坐标。结果21例患者手术顺利，手术时间（193±51）min，术中出血量（384±127）mL。共置入寰椎椎弓根螺钉30枚，枢椎椎弓根螺钉42枚。除2枚寰椎椎弓根螺钉侵入椎管≤2 mm外，其他螺钉均位于椎弓根骨皮质内。寰椎左右侧预设佳钉道内倾角度分别为9.4°±1.8°、9.8°±1.6°，实际钉道内倾角度分别为8.7°±1.6°、10.6°±2.2°；左右侧预设佳钉道头倾角度分别为8.9°±2.5°、8.8°±2.3°，实际钉道头倾角度分别为9.3°±2.9°、9.4°±3.5°。枢椎左右侧预设佳钉道内倾角度分别为21.9°±6.6°、22.4°±6.9°，左右侧实际钉道内倾角度分别为24.1°±6.3°、20.8°±6.4°；左右侧预设佳钉道头倾角度分别为23.7°±7.3°、24.2°±7.2°，左右侧实际钉道头倾角度分别为22.1°±7.9°、22.3°±7.6°。寰枢椎术后实际钉道与术前预设佳钉道的内倾角、头倾角、进钉点坐标差异均无统计学意义（P>0.05）。结论标杆型3D打印导板辅助寰枢椎椎弓根置钉方向可调整性好，置钉准确度较高，为临床寰枢椎置钉提供了一种新的方法。
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快速成型技术在复杂脊柱畸形矫治手术中的应用
目的 探讨快速成型技术在复杂脊柱畸形矫治中的意义.方法 采集19例脊柱畸形患者螺旋CT数据进行脊柱病变区域的三维重建,应用快速成型技术制作脊柱畸形模型应用于临床.结果 19例患者术中所见脊柱畸形与术前脊柱畸形模型显示和测量结果近乎完全一致.按术前计划在脊柱模型上完成脊柱矫形或截骨,并按照截骨或矫形后模型角度完成固定棒的塑型.在模型的指导下定位,完成椎弓根的穿刺,上端达到T1水平.手术过程顺利,矫形和内固定满意,仅1例出现一过性神经损伤加重.术后侧凸矫正率为67.4%,后凸矫正率为51.3%.结论 快速成型技术可以精确和直观地反映脊柱畸形情况,提高诊断率,指导制定手术计划,方便手术操作.
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应用数据手套测量对掌运动中的拇指腕掌关节角度
目的 应用数据手套虚拟现实技术,测量手部对掌运动中拇指腕掌关节的运动角度.方法 选取15名健康成年男性的双手作为研究对象,应用WISEGLOVE数据手套获取手部对掌运动前后拇指腕掌关节的活动动态信号,应用计算机软件测量腕掌关节角度变化.结果 拇指对掌运动时,腕掌关节的屈伸角度、内收外展角度、旋转角度分别为(40.8±6.9)o、(24.3±5.6)o、(38.4±7.2)°.结论 基于数据手套构建运动获取分析系统,能够对手部对掌运动的腕掌关节屈伸、内收外展、旋转角度进行精确测量,为手部腕掌关节损伤的临床诊断和恢复提供明确的数据参考.
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数字骨科技术在肱骨近端锁定钢板治疗肱骨近端骨折中的应用
目的 应用数字骨科技术探讨肱骨近端锁定钢板(PHILOS)治疗肱骨近端骨折失败的因素.方法 回顾分析我院47例肱骨近端骨折患者,患者术前均做三维CT重建,利用计算机模拟软件分析肱骨内侧壁是否完整,肱骨头松质骨密度及分布,模拟安置的肱骨近端锁定加压钢板(LCP)螺钉同肱骨头骨骨质的把持关系.根据以上指标分为骨质正常组(A组)和骨质疏松组(B组),记录两组患者的骨折复位维持情况,对内固定物失效情况进行比较.结果 骨质异常组术后骨折复位维持情况及内固定失效情况高于骨质正常组.结论 对于骨折疏松合并内侧壁缺失的患者,肱骨近端锁定钢板同样存在内固定失效的风险.内侧植骨可以减少失效的发生.
