肌球蛋白Ⅱ在细胞有丝分裂中的力学作用

细胞骨架具有产生主动变形和抵抗被动变形的能力,该主动变形活动在细胞有丝分裂过程中起重要作用.有丝分裂通过一系列的形态变化使母细胞一分为二,整个过程都伴随着力学现象.肌球蛋白Ⅱ是一种多功能蛋白,参与细胞的有丝分裂.深入研究肌球蛋白Ⅱ在细胞有丝分裂中的作用具有重要的理论和应用价值.本文综合近期研究成果,对肌球蛋白Ⅱ在细胞有丝分裂中的作用做一综述.

髋臼位相参数概念分析

髋臼位相参数包括前倾角和外展角对于人工髋关节置换术前规划、术中引导、术后评估具有重要临床意义.臼杯假体在术中放置不恰当是影响术后髋臼假体寿命的一个重要因素.目前髋臼前倾角和外展角有多种定义,即使对于同一种定义,也有多种不同的表达方式.如对这些定义不加选择地使用或者使用时不进行明确说明,会给临床工作带来诸多困惑.

肿瘤微循环血管网的数值模拟及后期处理

目的 通过数值模拟及后处理技术获取模拟的肿瘤微血管网络结构,为研究肿瘤血液动力学和药物输送提供更趋逼真的模拟微血管网模型.方法 建立具有宿主动-静脉的肿瘤血管生成模型,其中考虑了血管分又及管径变化等因素.对模型参数作了灵敏度分析以判断模拟结果的可调控性.同时检查了血管网的连通以确保网络结构的完整性.此外,对血管网作了后期平滑处理,以减少数值网络引起的流动阻力.结果 模拟结果符合肿瘤微血管网的基本形态特征,同时具有完整的循环系统、局部可调控性、网络连通性、较好的平滑度等.结论 该模型可为研究肿瘤血液动力学、药物输运以及血管靶向治疗提供更趋真实可靠的血管网络数值模型.

实体肿瘤内微循环及药物传递的三维数值模拟

目的 研究实体肿瘤内微环境流动特征及大分子药物在肿瘤组织内的输运过程.方法 建立模拟肿瘤血液动力学及药物输运的三维模型.模拟肿瘤内的微循环以及两种大分子药物在肿瘤内的浓度分布.结果 模拟结果很好地反映了肿瘤内异常的血液动力学特性,以及由此造成的药物输运屏障、浓度分布不均匀性等特征.研究还表明,分子量较小的药物更易在肿瘤组织内传递,也更易随着组织液流动向肿瘤外排出;分子量较大的药物较易在肿瘤内部积聚,从而能在较长时间内保持一定的有效药物浓度.结论 本模型计算结果与生理实际相符,为研究肿瘤微环境,药物输运,以及制定药物治疗策略提供了可信的模型及数值研究手段.

抑制骨架蛋白对正常大鼠肾细胞力学性能的影响

目的 确定正常大鼠肾细胞内骨架蛋白的变化对细胞力学性能的影响.方法 通过微管吸吮技术对正常大鼠肾细胞用细胞松弛素D、秋水仙素和blebbistatin进行处理,然后分析细胞的杨氏模量和黏弹性的变化.结果 经过骨架蛋白抑制剂的处理,细胞的弹性模量表现出显著的下降;与对照组相比,秋水仙素处理后细胞的黏弹性没有显著变化,而细胞松弛素D和blebbistatin处理后细胞的黏弹性显著降低.结论 Blebbistatin对正常大鼠肾细胞力学特性的影响不依赖于细胞骨架的改变;抑制肌动蛋白聚合或抑制肌球蛋白ⅡATP酶的活性能够大幅降低细胞杨氏模量和黏弹性,微管蛋白是否正常聚合与细胞杨氏模量相关而对细胞黏弹性没有显著影响.

《医用生物力学》杂志征稿、征订启事

采用"漏斗技术"植入椎弓根螺钉固定胸段脊柱的生物力学研究

目的 研究用"漏斗技术"植入椎弓根螺钉对固定胸段脊柱生物力学性能的影响.方法 采集成人胸节段脊柱(T6～T10)标本14具.将这些标本分为两组,每组7具,分别用"漏斗技术"和Magerl技术作椎弓根螺钉固定.对完整和固定的脊柱标本分别测量各种体位下的位移刚度、包括纵向压缩、前屈、后伸、左右侧屈及轴向旋转,并测量椎弓根螺钉的拔出强度.结果 与完整脊柱段相比,两种技术内固定均使脊柱标本的位移刚度明显增加(P<0.05),但这两种技术间无显著差异.用"漏斗技术"固定的螺钉拔出强度明显低于Magerl法固定(P<0.05).结论 由于"漏斗技术"咬除了椎弓根后侧部分骨质,可提高置钉的准确性和安全性.虽然该技术对固定脊柱的刚度无显著影响,但可降低螺钉的锚固强度.因此,我们建议将其作为胸椎椎弓根螺钉固定的一种补充方法.

7～11岁肥胖儿童动态足底压力分布

目的 通过比较肥胖儿童和正常儿童平地自然行走时的足底压力参数,探讨肥胖对7～11岁儿童动态足底压力带来的影响.方法 采用0.5 m footscan (R) USB平板测试系统(比利时RSscan International公司)对40名7～11岁儿童(肥胖儿童和正常儿童各20名)自然行走时的步态进行测试,数据采用SPSS11.5和EXCEL进行统计处理.结果 与正常儿童相比,肥胖儿童自然行走过程中:(1)足支撑阶段显著增长,足蹬伸阶段缩短;(2)跖骨4(M4)和跖骨5(M5)与地面接触的压强峰值和压强峰值出现时间显著增大,且第2趾(T2)～第5趾(T5)以及足中部压强峰值都增大;(3)足弓指数(AI)及足中部和足后部与地面接触的冲量百分比均显著增大;(4)左足在足跟着地阶段、右足在支撑阶段和蹬伸阶段内翻程度增大;另外,肥胖儿童左右足外翻程度明显不同;(5)足轴角明显增大.结论 与正常儿童相比:(1)肥胖儿童行走的稳定性较差;(2)肥胖儿童有前脚掌、踝关节和膝关节损伤的趋势;(3)肥胖儿童行走效率较低,易患扁平足;(4)肥胖儿童更容易以八字脚姿态行走.

膝关节力学平衡无线测量装置的研制

目的 为更好的测量股骨-胫骨接触面的压力平衡状况,本研究开发一种新的膝关节力学平衡无线测量系统.方法 本装置根据人工膝关节胫骨假体的外形和结构进行设计,将力学传感器和无线测量电路嵌入其中,在全膝关节置换(TKA)手术过程中替代胫骨假体试样,测量膝关节各个屈伸角度下股骨与胫骨间的作用力大小,帮助医生通过松解膝关节周围软组织来调节张力的平衡.结果 测试结果表明,本装置具有较好的测量精度(r>0.98,RMS=65 g),能满足临床测量精度的要求.结论 利用本装置测量股骨-胫骨接触面的压力平衡状况对确定假体安装位置以及选择合适膝关节的假体垫片具有指导意义.

男性青年行走起动步态的实验研究

目的 获取青年男性常速行走起动步态的运动学和动力学参数.方法 采用两台DLUT4060压电式多分量测力平台结合DVM8820三维红外影像捕捉系统对9名正常男性青年(平均年龄(21.3±0.5)岁)的起动步态进行测试.结果 在步态起动时受试者的下肢运动学及动力学特征与行进时存在明显差异,更大幅度的腿摆动及更有力的支撑腿蹬地是起动步态的重要特征;步态起动时足底压力中心的运动轨迹在整体上表现为先向摆动腿外侧后移再横移至支撑腿的"W"型.结论 正常人起动步态具有自身特征,该状态下运动学和动力学参数的获取将为步态分析及仿生机器人的研制提供帮助.

对带横连杆的椎弓根钉固定胸腰段脊柱骨折(T11～L3)的稳定性评价

目的 评价带横连杆椎弓根钉固定胸腰椎骨折后脊柱的稳定性.方法 将新鲜小牛胸腰椎标本(T11～L3)用椎体楔行切除法在L1椎体上制作严重压缩性骨折模型,部分骨折标本作带或不带横连杆的椎弓根钉内固定.这样共有4种脊柱标本:(1)正常标本;(2)未固定骨折标本;(3)用带横连杆椎弓根钉固定的骨折标本;(4)用不带横连杆椎弓根钉固定的骨折标本.用三维激光扫描仪依次测量各脊柱标本在前屈-后伸、左-右侧屈和左-右旋转6个方向的运动范围,然后将其标准化为稳定指数以比较4种标本的差异.结果 与未固定骨折标本相比,两种固定均能显著提高损伤脊柱在各个运动方向的稳定性.带横连杆椎弓根钉固定的骨折标本稳定性虽优于无横连杆固定,但无统计差异.结论 椎弓根钉内固定,无论有无横连杆,均能有效提高损伤脊柱的稳定性,而横连杆似乎未能进一步增加稳定效果.

骨移植与骨水泥增强对治疗骨质疏松椎体的生物力学相容性的有限元评估

目的 研究松质骨粒移植增强和骨水泥增强对椎体治疗节段和相邻非治疗节段的生物力学相容性影响,探讨椎体重建前后的荷载传导机制.方法 选取正常男性青壮年脊柱L1～L2节段标本进行薄层CT扫描,构建正常的和骨折复位后疏松的功能脊柱单元三维有限元模型,模拟经皮穿刺椎体后凸成形术(PKP)在L2椎体中心注入骨水泥,模拟经皮骨移植(Optimesh)在L2椎体中心置入松质骨粒,按照脊柱三柱理论施加轴向压缩、前屈和后伸荷载进行有限元分析.结果 与骨质疏松模型相比,松质骨粒移植增强或骨水泥增强后相邻节段椎体应力应变的变化甚微;治疗节段增强区域的应力应变明显改变.另外,骨质疏松、松质骨粒移植增强、骨水泥增强对脊柱三柱轴向压缩位移和椎间盘平均内压没有影响.结论 松质骨粒移植增强和骨水泥增强均能恢复骨折椎体的总体刚度和强度,有利于椎体功能重建;但从椎体与增强材料间的力学相容性和生物相容性的观点看,松质骨粒移植增强优于骨水泥增强.

人工椎间盘植入术后颈椎邻近节段生物力学变化的有限元分析

目的 研究人工椎间盘植入术后邻近节段的运动范围及椎间盘应力改变.方法 将接触问题引入生物建模,建立正常全颈椎有限元模型,模拟C5/6椎间植骨融合和C5/6人工间盘植入,分析两种状态下其相邻节段的运动范围及椎间盘的应力改变.结果 (1)所建立模型包含了韧带、关节囊及其他软组织结构,而且真实细腻,准确度高;(2)椎间植骨融合术后邻近椎间隙运动范围增加,相应椎间盘应力明显增大,上位节段髓核与纤维环的应力约增加70%,而下位节段髓核与纤维环应力约增加40%;(3)人工间盘植入后颈椎运动范围除仅后伸受限(P>0.05)外,邻近节段椎间盘应力增加不超过10%.结论 植入的颈椎人工间盘可在一定程度上降低相邻椎体节段的应力,且有利于改善颈椎的活动度.

一种新型骶髂关节内固定装置的三维仿真与对比验证

目的 采用三维有限元方法对一种新型的棒-板内固定装置固定骶髂关节骨折脱位的力学性能进行分析,并与骶髂关节螺钉和前路植入钢板两种同定方法进行比较.方法 根据CT扫描数据建立完整骨盆的三维有限元模型.去除模型一侧的骶髂关节韧带群模拟骨折脱位,然后使用棒-板内固定装置,骶髂关节螺钉和前路植入钢板进行模拟固定.对各模型施加同样的载荷来确定每种固定的力学性能.结果 与骶髂关节螺钉和前路植入钢板相比,棒-板内固定装置可使骶髂关节的大位移分别下降40%和42%.与对照组相比,棒-板内固定装置可使主要承载区的大应力明显下降.此外,使用棒-板内固定装置固定可使髋部软骨和皮质骨的大应力显著低于骶髂关节螺钉和前路植入钢板固定.结论 由于棒-板内固定装置具有较好的力学性能,其可为骨盆骨折提供较稳定的固定方式.