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复合镍钛丝在编制支架上的应用研究
为了解决镍钛合金丝在X光下不显影的问题,常用的解决方法是在镍钛丝的中增加铂和钽等显影核,形成一种复合镍钛合金丝.显影核占比越大,显影效果越好.但同时由于显影核材料不具备镍钛合金的超弹性,复合镍钛合金丝与纯镍钛合金丝的差异就越大,终导致复合镍钛丝失去超弹性.为了给临床应用选用合适的复合镍钛丝,本文先利用有限元分析软件中镍钛合金的本构模型,对含铂显影成分的镍钛合金丝的力学性能进行模拟分析,结合试验数据的验证,得到能真实反应镍钛合金超弹性的有限元分析模型.在此基础上,为了确定镍钛合金编制支架在输送过程中的残余应变,分析了直径0.13 mm,显影面积为10%~90%的镍钛合金丝在单轴拉伸和弯曲状态下的残余应变.分析结果显示,在显影面积小于50%的情况下,残余应变和大应变之间没有直接的关系,残余应变只与显影面积有关;当显影面积大于50%时,残余应变和大应变之间有着直接的关系.在实际中,支架产品存在压握至输送系统的大应变情况,因此建议选用显影面积小于50%的复合镍钛合金丝.
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医用无镍不锈钢作为骨植入材料的研究与应用
目前传统不锈钢广泛用于骨植入材料,然而其植入器件仍存在力学强度不足导致的断裂,耐蚀性不足导致的无菌性松动和生物相容性有待进一步提高等问题.近年来中科院金属研究所等研究机构在无镍不锈钢的应用基础研究方面取得了重要的进展,其优异的综合性能对提高骨植入器械在临床应用中安全性具有重要意义.本文主要综述了医用无镍不锈钢作为骨植入材料的新研究进展和开发产品的临床应用现状,展望了其在骨修复领域中未来的应用前景.
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正畸用热激活与超弹镍钛弓丝力学性能比较研究
目的:通过三点弯曲实验模拟镍钛弓丝在矫正过程的受力状态,比较超弹和热激活8种镍钛弓丝的力学性能差异,为口腔正畸临床诊治中选择镍钛弓丝提供依据.方法:实验选取国内外四个主要品牌(TP、NIC、IMD、3M),规格为0.016英寸超弹和热激活镍钛弓丝,实验在37℃进行以模拟真实口腔环境温度,记录实验过程各种弓丝的载荷-位移变化曲线,通过对比分析曲线平台期平均卸载力和平台期长度研究各种弓丝的力学性能差异.结果:8种镍钛合金弓丝的卸载曲线都呈现明显的平台期,不同品牌的超弹和热激活镍钛弓丝的平台期平均卸载力和平台期长度都具有统计学差异(P＜0.05).TP与NIC平均卸载力较小,相同品牌的热激活弓丝与超弹弓丝相比,平台期平均卸载力更小,平台期长度更长.结论:8种镍钛弓丝都具有超弹性能,不同品牌的镍钛弓丝的机械性能具存在明显差异,热激活镍钛弓丝与超弹镍钛弓丝相比会产生更轻而持久的矫治力.
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股骨干下1/3骨折钢板内固定失败的生物学和力学分析
解剖因素从小转子下缘到内收肌节结将股骨干等分为5份,那么第4、5份为股骨干下1/3段.股骨干下1/3段骨髓腔逐渐增宽,骨皮质逐渐变薄而移行为松质骨,力学性能较股骨干中段及股骨干上1/3段大大降低[1].定失败.
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骨用Mg-4 Zn-xNd合金微观组织与生物力学性能影响研究
本文研究了Nd对骨用Mg-4 Zn合金微观组织和生物力学性能的影响,研究结果表明:铸态Mg-4Zn合金基体上分布着亮白的团状和条状组织,尺寸在5～20μm之间,该组织为Mg元素和Zn元素的共晶组织;添加0.5Nd后,在合金的枝间和晶界凝固析出含Mg、Zn和Nd元素的条状和团状共晶组织,随着Nd含量增加,共晶组织的体积分数明显增加,并终呈网状分布;Mg-4Zn合金二次树枝晶间距在10μm～100μm之间波动,当Mg-4Zn合金添加0.5％Nd后,合金的二次枝晶间距有所降低,合金的强度和延伸率也有所提高,当Nd添加量为1.0％时,二次枝晶间距降低至10～20μm,强度和延伸率达到高值.
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体外循环管路中新型增塑剂的常规物性比较及分析
选用了三种增塑剂邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、环己烷-1,2-二甲酸二异壬基酯(DINCH)、乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)改性的医用PVC原料,测试其热稳定性、拉伸强度、断裂伸长率、硬度;并基于其对应的医用产品-体外循环管路,比较其外观、断裂力、耐温、耐压、疲劳测试的差别,确认从材料角度新型增塑剂替代的可行性.
关键词： 一次性使用体外循环管路 增塑剂 力学性能 热稳定性 -
表面修饰HA/PMMA复合骨水泥的制备及力学性能研究
利用经过无规聚合物P(M M A-c o-M P S)修饰的羟基磷灰石(H A),与聚丙烯酸甲酯(PMMA)混合,制备了HA/PMMA复合骨水泥.研究了HA含量、HA的修饰程度对复合骨水泥压缩强度、弯曲强度和弯曲模量等力学性能的影响.MTT实验表明HA/PMMA复合骨水泥对细胞无毒性.
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医用内支架力学性能的评价和检验方法的研究
医用内支架大体上分为血管内支架和非血管腔内支架两大类,是继导管介入诊疗技术之后广泛应用于临床的高科技医学工程技术.本文探讨了医用内支架成品的主要力学性能和测试方法,对医用内支架的成品质量控制和力学性能检验标准(规范)的制订具有重要意义.
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外科植入物髋关节假体TC4钛合金股骨柄显微组织和力学性能研究
文章研究了退火态TC4钛合金股骨柄和烧结态多孔涂层股骨柄的显微组织和力学性能.结果表明,退火态显微组织为等轴状 α+β 组织,烧结态为粗大的网篮状组织和魏氏组织.烧结态股骨柄塑性下降较多,退火态股骨柄具有较好的综合力学性能.显微组织粗大是造成烧结态股骨柄力学性能下降的主要原因.
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微调手法对颈椎病患者颈肌力学性能影响研究
目的 探讨微调手法治疗颈椎病患者颈部肌群的作用机制.方法 将65例颈椎病患者随机分为微调手法组(治疗组)32例与牵引组(对照组)33例,于治疗前和疗程结束后应用Biodex Ⅲ System等速测试系统测试颈部肌群力学性能,比较2组治疗前后峰力矩(PT)、平均功率(AP)、总功(TW)、屈肌峰力矩/伸肌峰力矩比值(F/E)的变化.结果 治疗组治疗前后PT、AP、TW、F/E比较差异有统计学意义(P<0.05);治疗后治疗组PT、AP、TW、F/E与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05).结论 微调手法可以改善颈椎病患者颈部肌群的力学性能,疗效优于牵引疗法.
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单味中药治疗骨质疏松症的研究进展
骨质疏松症(osteoporosis,OP)以骨量减少,骨组织微观结构退化和骨的力学性能下降为特征,并增加骨脆性和骨折风险的[1,2].老年性骨质疏松症则以骨质形成减少为主,或因高原缺氧致脏器功能早衰形成.继发性骨质疏松症主要由疾病等原因和不良嗜好引发.骨质疏松症是一个跨学科的复杂疾病,随着我国人口老龄化而成为影响公共健康的严重问题之一,国家已将其列为国家重点攻关的三大老年疾病之一.本综述曾以中药功效分类介绍了部分具有抗OP 作用的单味中药,包括解表类药[3]、活血化瘀类药[4]、补肾类药[5,6],还有几味药因无法归类,故单独介绍如下.
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骨折愈合的生物力学基础
随着生物力学、材料力学、分子生物学等边缘学科与骨科医学界的互相渗透,骨折治疗的概念和方法发生了一次革命。中西医结合治疗骨折,在无应力遮挡状态下,骨折自然愈合,这种应力状态与骨折愈合过程相适应。1 压应力与骨组织学变化 骨折愈合期间,骨折断端如有一定的生物力学条件刺激可能会加速细胞分化,激发各种骨细胞的大量增生,形成骨痂,稳定断端,达到愈合的目的[1]。 根据骨痂组织学观察,骨折愈合过程可分为炎症期、骨痂形成期、塑形期[2]。这种分类方法是对一般情况下自然愈合或普通固定下骨愈合过程的形态描述。加压固定绝对稳定时,骨折端一期愈合[3],骨折断端直接连接,没有哈氏系统破骨细胞在骨折断端塑形改造吸收阶段,但是,这种骨折断端间的直接连接方式,是否真正加速了骨折的愈合过程?是否完全符合骨折治疗的生物学及力学原则?坚硬的加压钢板固定,使钢板下皮质骨在负重和活动时的生理刺激消除,使骨得不到应力的作用,断端间的应变减少或消失,因而影响成骨过程的细胞活动,没有外骨痂[4]。所以,为了维持断端的连接,防止发生再骨折,要长期保留内固定。但是,加压固定时骨折一期愈合,究竟是由于压力的直接刺激作用,还是由于绝对稳定的环境因素的影响,尚有待进一步确定。 二期愈合则是经典的骨愈合方式,是间接愈合,通过软骨骨痂来完成,由软骨组织转变成骨组织。生理应力提供了组织生长发育和保持体内平衡的主要刺激[5]。功能负重使软骨形成增多,而且使软骨骨化加速,骨痂形成增多[6],直径增大,横截面积增加,骨痂桥架于骨端间,骨的直径增加使骨承受弯曲和扭转载荷。二期愈合时局部有一定程度的活动,骨折部骨痂由局部血管化形成[7],而早期的血管重建首先来自周围组织,故骨的形成首先发生在周围,先在软骨和血肿的外面形成一个壳,远离骨折处的髓内循环是完整的,膜内成骨的骨痂从骨皮质向外形成放射状的骨小梁,血肿位于骨折的中心,这样,在骨折处就产生一个物质梯度的变化,力学性能差的位于中心,力学性能好的位于外周,外表面的骨控制了骨痂的力学性能[8]。
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用滑槽推拉式外固定架治疗Bennett骨折
Bennett骨折是手部严重的关节内骨折.自1995年以来,作者根据腕掌骨的解剖学特点和生物力学原理,设计了"滑槽推拉式外固定架",治疗Bennett骨折56例,证明其力学性能优良,治疗效果满意.
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推拿手法治疗腰椎间盘突出症腰背伸肌群生物力学特性评价研究
目的:观察推拿手法对腰椎间盘突出症(简称腰突症)患者腰背伸肌群生物力学特性的影响,探讨手法治疗腰突症的干预机制问题.方法:采用电脑随机数字表法,将65例腰突症患者随机分为治疗组(推拿手法组)与对照组(牵引组)；治疗组30例,对照组30例,脱落5例.应用美国Biodex system-Ⅲ多关节等速测试系统和TeleMyo 2400 T表面肌电图仪测试两组治疗前后腰背伸肌群生物力学特性变化情况.结果:腰部肌群力学性能:两组治疗前峰力矩(PT)、平均功率(AP)、腰背屈/伸比值( F/E)比较无统计学差异；治疗后PT( 60°/s)、AP( 120°/s)比较,治疗组优于对照组(P＜0.05)；治疗组治疗前后PT、AP、F/E比较差异有统计学意义(P＜0.05).表面肌电:治疗前组内左右两侧平均功率频率(MPF)、积分肌电(IEMG)比较差异均有统计学意义(P＜0.05)；治疗后,治疗组内左右两侧MPF、IEMG比较无显著差异；对照组治疗后组内左右两侧MPF、IEMG比较差异均有统计学意义(P＜0.05)；治疗组治疗前后右侧MPF、IEMG比较均有显著差异(P＜0.05)；两组治疗后右侧MPF、IEMG( 60°/s)比较均有显著差异(P＜0.05).结论:改善腰突症患者腰背伸肌群收缩力量、做功效率,改善腰部屈、伸肌的协调性,提高腰背伸肌群的放电频率,缓解腰部肌群的疲劳程度,改善腰突症患者腰背伸肌群失衡状态,从而有利于恢复腰突症患者腰背伸肌的生物力学特性,可能是手法治疗腰突症干预机制之一.
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丝素/聚乙烯醇共混膜结构与性能研究
在丝素再生溶液中加入少量聚乙烯醇以改善其性能.添加少量聚乙烯醇能够有效提高共混膜的拉伸强度和断裂伸长率,但材料的溶失率随聚乙烯醇含量的增加而增加.对添加2%的聚乙烯醇的共混膜进行研究,发现丝素与聚乙烯醇间存在一定程度的相互作用,从而诱导丝素构象发生一定程度的变化,红外光谱发现丝素由silkⅠ结晶形态向silkⅡ结晶形态转变;X光衍射图上可以发现新的结晶衍射峰;但聚乙烯醇结构单元简单,与丝素分子间的氢键作用不是很强.
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各向异性松质骨弹性性能有限元分析
骨质疏松会导致松质骨细化从而降低松质骨力学性能.为了评估椎体松质骨的力学特性,文中采用有限元参数化建模,利用十四面体模型模拟棒状小梁骨的微结构,对各向异性松质骨的弹性性能进行了计算分析.通过控制输入参数Tb.Th、Tb.Sp 、E0模拟不同骨质疏松程度的松质骨.计算结果表明,松质骨模量与骨体积分数呈平方律关系;随着各向异性比的增加,松质骨纵、横向模量间的比值呈线性增加,而横向两个模量保持基本一致.结果说明该微结构模型较好地反映了松质骨的横观各向同性性质,并能较好地反映受载松质骨的应力分布.
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骨盆骨折的内固定治疗
近20年来临床研究发现,内固定手术已成为治疗不稳定骨盆骨折的首选方法.手术可大限度地复位固定骨折,恢复骨盆的解剖形态和近似正常的骨盆力学性能,对提高疗效和改善后期功能状况起到积极作用,克服了保守治疗及外固定治疗复位不良、力学强度不足、长期卧床和远期并发症高的缺点.
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力学载荷对骨力学性能影响的研究进展
目的:概述力学载荷影响对骨力学性能的影响.方法:查阅近年来国内外载荷影响骨力学性能的相关文献,探讨载荷影响骨生长的可能机制,对相关方向的新研究进行总结.结果:骨组织受外部应力的影响,应力对骨生长、Modeling(构建)和Remodeling(重建)起着调节作用.结论:特定的生物力学环境能够对保持骨的结构与强度起到积极作用,合适强度和频率的载荷可以提高骨的力学性能,从而预防骨质疏松的发生及缓解骨质疏松带来的危害.
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具有三层管壁结构组织工程血管支架的生物力学性能
目的 针对组织工程血管的体内培养技术路线,对所制备的具有三层管壁结构的组织工程血管支架的生物力学性能进行测试,并研究了壁厚对支架力学性能的影响,以保证后续的动物体内移植实验能顺利进行.方法 采用涂敷/喷涂-滤沥的方法制备了具有三层管壁结构(多孔PLGA层-致密PU层-多孔PLGA层)的可降解组织工程血管支架,用自制的设备测试了其爆破强度和径向顺应性,并对血管支架进行了缝合强度的测试.结果 所制备的厚度为O.295mm～0.432mm的三层结构血管支架的径向顺应性为3.80%/100mmHg～0.57%/100mmHg,爆破强度为160kPa～183kPa,缝合强度为0.63N/针～1.52N/针.结论 支架的管壁厚度,尤其是中间层厚度,对支架的力学性能有重要影响.增大壁厚可导致径向顺应性急剧下降,爆破强度和缝合强度线性提高.在所制备的样品中,管壁厚度为0.295mm的支架其综合力学性能优,可满足血管组织工程体内植入的力学性能要求.
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食管粘膜下层脱细胞基质的制备及其力学性能
脱细胞基质支架由于其良好的组织相容性和生物相容性而成为组织工程领域的研究热点之一.采用高渗盐溶液联合DNA酶法(HSD)、表面活性剂联合DNA酶法(SD)、磷脂酶联合DNA酶(PhD)等三种方法对猪食道粘膜下层的脱细胞条件进行探索,并对支架脱细咆前后的力学性能进行比较分析.实验结果显示HSD和SD二种方法去除细胞效果明显;食管粘膜下层经上述这三种方法处理后,其力学性能均受到了一定程度的影响,而其中SD法处理的脱细胞基质力学性能与正常组织的比较相近.SD法对猪食管粘膜下层脱细胞效果较好,同时较大限度地保留了食道粘膜下层组织的力学性能.
