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三维运动分析系统在平衡功能评定中的应用与展望
三维运动分析系统是一种新型评估手段,是目前国际上先进的生物力学研究和评估体系之一,由运动捕捉系统、应力测试系统和表面肌电系统三个部分组成,可以运用各种测试手段对人体不同状态中的各种参数进行适时采集和处理,实现对人体运动功能的定量分析和三维动作重建.它可以立体、动态、即时的监测和采集运动中多关节活动角度变化、活动周期曲线和参数变化、三维应力变化,同时动态监测运动中多组肌群的体表肌电变化.利用该系统可将人体运动信息储存、再现和进行数据分析.该系统一直以来主要用于下肢步态分析,美国亚利桑那州立大学的生物力学研究中心、台湾中央大学的生物力学实验室、国内体育、医疗系统在这方面做了大量的研究,通过国际上通用的步态分析模型(Helen Hay模型)分析,获得的相关步态指标(步频、步速、步长、下肢支撑、摆动相时间、下肢三维应力等),为康复和临床医疗提供有价值的信息.近年来,国外有学者将该分析系统用于对运动员进行身体节段法精细平衡功能评测引起了研究者的关注.根据以往的经验,人体平衡功能的测定主要是借助目测法、量表法完成.专用平衡功能监测仪器的诞生,使平衡功能评定可以量化,更加客观地反映人体平衡功能状态,但受仪器平面单一压力传感器的影响,难以立体、全面、分节段、实时地反映人体在功能活动中的平衡功能状态.
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套筒冠义齿基牙状况变化的研究
套筒冠义齿多用于修复牙周病伴牙列缺损的病例,其基牙状况的变化是不容忽视的问题.本文将从基牙的应力变化、动度变化、固位力变化、牙槽骨变化和牙周维护等几方面进行综述.
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基因激活在呼吸机相关性肺损伤中的作用机制研究进展
机械通气是临床上危重患者重要的治疗措施,但其并发症之一呼吸机相关性肺损伤(VILI)是重症监护中重要的临床问题。VILI的机制包括炎症、气道屏障破坏、肺泡水肿、细胞损伤和凋亡[1],并涉及多个交互的病理生理学机制,如在组织学水平,机械通气可引起气压伤、容量伤、萎陷伤;在细胞水平,通过应力变化对肺上皮细胞和血管内皮细胞产生生物伤[2]。目前除应用小潮气量机械通气外,几乎没有任何有效的临床策略来阻止VILI的进展。但对VILI的分子生物学和基因学基础已经进行了深入研究[3],发现基因激活在许多病理生理反应如早期诱导基因、毛细血管通透性改变、细胞凋亡、纤维蛋白沉积、炎性细胞因子释放、氧化应激反应、血管生成和中性粒细胞浸润中都发挥着重要作用。一些研究已经从实验室转化为临床,旨在提供更多可行的治疗手段。现将基因激活在VILI中的作用进展综述如下。
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血栓在急性冠脉综合征发病机制中的作用
急性冠脉综合征( Acute coronary syndromes,ACS)包括不稳定性心绞痛( unstable angina,UA)、急性心肌梗死( Acute myocardial infarction,AMI)和猝死( sudden cardiac death ) [1].多数急性冠脉事件系由冠状动脉狭窄并不十分严重的斑块破裂和继发血栓形成所致,斑块破裂可由血液动力学、生物力学因素(包括血压及脉压、心脏收缩和管壁应力变化、冠脉血管痉挛、斑块内毛细血管出血等)及介入手术机械外力间接或直接损伤所致 [3].
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骨刺患者保养六法
骨刺的发生是一种人体生理上的代偿功能,是骨关节为适应应力变化而产生的防御反应,它可以使失稳的关节、脊柱趋于稳定,对恢复机体的运动功能是有利的.但如果增生的骨质造成对周围神经、血管及其它结构的压迫时,则会出现相应的临床症状.
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颅骨凹陷性骨折应力变化的三维有限元分析
本研究旨在建立一种快捷的制作颅骨凹陷骨折的三维有限元模型,通过力学分析获得颅骨发生凹陷骨折的临界生物力学基础及颅骨受到外力后的应力变化.一、材料与方法1.选取男性健康志愿者,用螺旋CT对志愿者进行连续扫描,扫描范围包括完整头部,选择骨窗获得完整的颅骨CT断层图像.
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Bryan人工颈椎间盘置换术后颈椎应力变化的三维有限元分析
我们建立了三维有限元模型,于椎间隙植入Bryan人工颈椎间盘假体,通过力学分析方法评价人工颈椎间盘置换对手术节段及上、下邻近节段的活动及应力变化的影响.一、材料与方法1.CT扫描:选取1名行“Bryan人工颈椎间盘置换术( C5/6)”治疗的颈椎病患者为志愿者,分别于术前和术后6个月采用SIEMENS 64层螺旋CT扫描机进行扫描,层厚0.6mm,扫描范围包括C4~C7全部骨性结构、韧带、椎间盘及Bryan人工颈椎间盘假体.
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现实与虚拟互动的骨科生物力学研究方法探讨
目前常用的骨科生物力学实验方法大都利用新鲜人体标本进行力学测试,从而得出实验结果[1].这种实验方法的弊端现在逐渐显现出来.为得到一个令人信服的实验结果,通常要使用大量的人体标本,而现在人体标本来源的紧张限制了生物力学实验的大量开展,于是只能找其它动物的标本来代替人体新鲜标本进行实验,但由于物种差异的存在,在很大程度上影响了实验的准确性;另外在现实中不可能找到大量患有同一种疾病的标本,这样就又限制了对这些疾病的研究;还有由于仪器及技术的限制,现有的生物力学测试方法只能检测到人体标本外部的力学变化,但很难全面揭示标本各部分内在的相互作用机制,对于内部结构的位移及内在的应力变化仅凭病理过程猜测,缺乏客观的实验支持.采用三维图像重建后有限元分析的虚拟仿真实验可以解决这些问题[2].但长期以来虚拟仿真实验在骨科生物力学的应用,存在两大技术障碍:①三维重建后图像的动作跟踪精度不能满足生物力学实验的要求,②有限元分析缺乏强有力的实验支持.实现现实与虚拟互动的仿真实验,可以有效地解决这两个问题.
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椎间盘退变后应力变化的有限元分析
目的:对椎间盘退变后应力变化情况展开有限元分析.方法:采用MIMICS软件预处理健康人群的腰椎CT图,将处理的结果导入ABAQUS软件中,将有关正常椎间盘L3至L4节段的三维有限元模型建立起来.随后,将椎间盘退变后相关材料属性进行改变,从而建立起椎间盘L3至L4阶段退变后的有限元模型.后,将0.3MPa的压缩载荷施加在模型上,并对椎间盘退变前后的应力变化情况进行比较.结果:椎间盘退变后,其应力分布情况与退变前(也即正常的椎间盘)相比发生了变化,具体表现在髓核压应力发生显著下降,纤维环周边承受了比较大的应力,软骨终板处的应力集中在了外周偏后处;而对于关节突关节面而言,该处的应力发生大幅度增加.结论:通过采取有限元的分析方法,可对腰椎受到椎间盘退变的影响情况展开直接观察,可为临床诊治及研究工作提供可靠参考.