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有限单元方法在下颈椎生物力学中的应用研究进展
下颈椎解剖结构复杂,不仅形状不规则,而且构件也十分不均匀,对下颈椎进行应力、应变等生物力学分析有较高难度,有时难以通过实验达到研究目的.随着计算机技术的进步,近年来,有限单元方法(finite element method,FEM)在下颈椎生物力学应用中取得了迅猛发展,已成为生物力学研究的常用分析工具,能够模拟愈来愈多的临床状态[1].本文就有限单元的定义、力学实验的模拟研究及固定器械的力学性能评价和优化设计等方面综述如下.
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“微种植体支抗双槽沟舌侧托槽”矫治系统前牙移动的磁感应Typodont实验
背景:电磁感应模拟矫治装置HITS及双槽沟舌侧托槽矫治系统是课题组的专利产品,关于“微种植体支抗-双槽沟舌侧托槽”矫治系统在关闭拔牙间隙阶段控制前牙转矩力系方面的研究非常重要.目的:通过HITS系统中关闭间隙阶段的Typodont实验,探讨舌侧矫治中良好控制前牙转矩的力系.方法:选取16副标准上颌安氏Ⅱ1拔除第一前磨牙的Typodont模型,分别在后牙区舌侧区和前牙区唇侧根尖区植入微种植体,通过改变舌侧微种植体位置(距离牙槽嵴顶4,8 mm)和牵引钩长度(4,8 mm)来调节同收力的方向,以及加载不同的舌向回收力(150,300 9)及唇侧压低力(50,100 9),以HITS模拟牙齿移动效果,并借助Micro CT扫描加力前后模型并进行Mimics 17.0三维重建,应用析因方差分析比较不同加力模式下前牙移动的特点.结果与结论:当牵引钩高度为4 mm、舌侧微种植体距牙槽嵴顶6mm时,前牙切缘与根尖的位移差值较小;当牵引钩高度为8 mm、舌侧微种植体距牙槽嵴顶10 mm时,前牙切缘与根尖的位移差值较小.舌侧回收力为150 9时,前牙切缘与根尖的位移差值相对较小;唇侧压低力为100 9时,前牙切缘与根尖的位移差值相对较小.结果表明在舌侧矫治关闭拔牙间隙过程中,在加载回收力的同时配合唇侧压低力可较好地控制前牙转矩,且优的力学模式为施加舌侧回收力150 9同时使用100 9唇侧压低力.
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药物治疗骨质疏松肱骨拉伸力学特性的对比
背景：力学性能指标是评价药物治疗骨质疏松动物模型效果的重要方法，以拉伸力学性能指标评价多种药物治疗老龄雌性骨质疏松模型大鼠的效果评价罕见报道。目的：评定中药骨疏康胶囊、西药阿仑膦酸钠、维生素K、钙剂逸得乐对骨质疏松模型大鼠肱骨拉伸力学的影响。方法：四五个月龄雌性Wistar大鼠180只分为6组，每组30只。除正常对照组外对所有大鼠于0周摘除双侧卵巢制备骨质疏松动物模型。骨疏康胶囊组动物每日给服骨疏康胶囊0.9 g/kg、阿仑膦酸钠治疗组动物每日给服阿仑膦酸钠1 mg/kg、维生素K组动物每日给服维生素K 0.1 mg/kg、钙剂组动物每日给服钙剂逸得乐2 mg/kg。15周后取大鼠左、右侧肱骨在电子万能试验机上以5 mm/min的实验速度进行拉伸实验，试样破坏后观察试样的断口形貌。结果与结论：骨质疏松动物模型组大鼠肱骨拉伸实验大载荷、大应变显著小于正常对照组和骨疏康胶囊组、阿仑膦酸钠组、维生素K组(P <0.05)；钙剂组大载荷，大应力，大应变和模型组差异不显著(P >0.05)。结果说明，中药、西药、维生素K治疗骨质疏松模型大鼠拉伸力学性能均有一定提高，中药骨疏康胶囊治疗骨质疏松模型大鼠拉伸力学性能明显提高。
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内皮细胞力学实验图象定量分析系统
体外培养的内皮细胞在剪切力环境中会由起始的无规则多边形逐渐沿剪切力方向伸长,后表现为梭形,细胞长轴与剪切力方向一致.细胞的方向性改变和伸长是它对剪切力的一种适应性改变,这种改变被认为可以减轻细胞的机械荷载,从而保护细胞自身免受剪切力引起的损伤.定量研究力一细胞生长的关系,需要一些力学形态学的指标来刻画细胞在机械力刺激下的形状变化.为了定量分析内皮细胞在剪切力作用下的形态学变化,测量我们提出的一些力学形态学指标,我们开发了一套计算机图象定量分析系统.
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高度对平行平板流动腔流场特性影响的数值研究
平行平板流动腔是体外细胞力学研究的主要实验装置,在定常流情况下,人们通常使用近似公式τ=6μQ/bh2来计算切应力,其中Q为流量,μ为流体粘度,b和h分别为腔体的宽度和高度.其中高度h是决定切应力大小的重要指标,根据近似公式的假设,通常认为越小越好,目前常用的范围是0.1～0.5mm.由于其值非常小,加上细胞力学实验所必须的严格的无菌环境,很难在系统装配好后实际测量其大小.因此,常常把流动腔密封胶圈的厚度作为流动腔的高度.然而,在装配时密封胶圈会由于压力的作用发生变形,导致实际的流动腔高度小于密封胶圈的高度.而且每次装配产生的高度差是不尽相同的.
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“耳力学”名词解释
耳力学（Oto－Mechanics）是耳生物力学（Oto－Biomechanics）的简称，属生物力学（Biomechanics）在耳科学（Otology）或听觉医学（ Hearing Medicine ）的分支范畴，是一门采用力学原理来研究中、内耳诸结构运动及其形变的科学。耳力学的研究主题是耳各部分结构与听觉功能之间的关系。研究领域包括中耳力学（ Middle Ear Mechanics ）和内耳力学（ Inner Ear Mechanics ）两大部分。前者以研究听骨链运动为主，主要探索声波所致的机械力作用对正常传音过程中鼓膜、听骨链振动的影响，以及病理状态与听骨置换后对镫骨足板振动的影响；后者又可细分为耳蜗力学（ Cochlear Mechanics ）和前庭力学（ Vestibular Mechanics ）。耳蜗力学可以追溯到Georg Von Békésy发表在美国声学协会成立的前一年（1928年）的第一篇论文，其杰出的工作、精巧的耳蜗力学实验研究成果获得了1961年的诺贝尔生理学或医学奖。前庭力学研究涉及半规管运动以及耳蜗液压力变化对囊斑及壶腹嵴感受器的影响。相关领域的大量研究热潮可见于20世纪70年代一些公开的研究报道，如基底膜调谐的灵敏性、非线性，耳蜗主动特性，耳声发射（ OAE）现象等。1980年“主动”耳蜗概念的提出，促使听觉科学新发现、新理论问世，随后国际性内耳力学会议--“MOH”（ Mechanics of Hearing Workshop ）及中耳力学会议--“MEMRO”（ Middle Ear Mechanics in Research and Otology ）应运而生。两个国际高端会议推动了该领域研究的发展。计算力学的发展、高分辨率纳米级测振方式的引入，也促进了耳力学研究手段的进步。
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骨科防飞屑电动磨削器的研制及应用
1 产品设计及主要材料磨削器由以下部件构成.2 力学实验(1)扭力力矩试验:首先在股骨内固定取出时检测螺钉旋出时的平均扭矩(A组),并检测打磨成"一"字槽1 mm(B组)、2 mm(C组)、3 mm(D组)的螺钉所承受的扭矩(每组样本量各取50例),将所测数据进行比较.
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颈椎牵引生物力学研究
颈椎牵引作为一种颈椎疾患主要的非手术治疗手段之一[1]有着悠久的历史,自1929年Taylor率先应用控制性颈椎牵引装置对损伤颈椎进行制动以减轻病情的加重[2]以来,这种控制性轴向牵引的方法成为了现代脊柱牵引技术的基石.近年来为了阐明其治疗作用机理,进一步指导临床治疗,国内外不少学者根据生物力学的观点,结合有关力学实验,在这方面进行了深入的研究和探讨.本文就颈椎牵引技术生物力学方面的研究进展做一文献复习,以期能为临床提供更好的应用此项技术的基本依据.
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对《坐位颈椎牵引稳定牵引力的研究》一文的疑惑
<中医正骨>于2004年第16卷第10期第5页刊出了泰山医学院马敏等同志<坐位颈椎牵引稳定牵引力的研究>的文章,该文还引用了同刊2003年第15卷第8期第10页张云新同志的文章<坐位颈椎牵引牵引力的静力学实验与运动力学分析>为实验依据进行论证.我们不太同意该文的一些说法,现提出与作者和大家商榷,希望能够引起对临床上颈椎牵引中的安全性问题的重视.
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舌侧矫治系统中控制前牙转矩牵引力方向的HITS实验研究
目的:通过HITS系统中关闭间隙阶段的Typodont实验,对在舌侧矫治中良好控制前牙转矩方向进行优化组合.方法:选取16副标准上颌安氏Ⅱ1拔除第一前磨牙的Typodont模型,分别在后牙区舌侧区和前牙区唇侧根尖区植入微种植体,通过改变舌侧微种植体位置和牵引钩长度来调节回收力的方向,及HITS模拟牙齿移动效果,并借助Micro CT扫描加力前后模型并进行Mimics 17.0软件三维重建,用SPSS22.0软件进行析因方差分析.结果:舌侧矫治关闭拔牙间隙过程中,在加载回收力的同时配合唇侧压低力可较好的控制前牙转矩.当牵引钩高度为4 mm,舌侧微种植体距牙槽嵴顶6 mm时,前牙切缘与根尖的位移差值较小;当牵引钩高度为8 mm,舌侧微种植体距牙槽嵴顶10 mm时,位移差值较小.结论:"微种植体支抗-双槽沟舌侧托槽"矫治系统下,拔牙间隙关闭阶段牵引钩4 mm/微种植体6 mm及牵引钩8 mm/微种植体10 mm时可较好的控制前牙转矩.
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口腔正畸托槽粘接力学性能测试标本制作方法的改进
目的：比较常规法和改良法制作的正畸托槽粘接力学性能测试标本的树脂耗材消耗和时间消耗情况。方法：常规法制作的口腔正畸托槽粘接力学测试牙标本为一段式。改良法测试牙标本为两段式，两段间由树脂鸠尾栓连接。观察两种方法制作的标本完成力学实验的效果，计算改良法和常规法制作标本对树脂材料的消耗量，操作中消耗的时间及劳动强度。结果：剪切实验中，常规法制作标本消耗树脂质量磨牙3.396±0.08 g,前磨牙3.035±0.07 g，改良法制作标本消耗树脂质量磨牙1.286±0.04 g,前磨牙1.252±0.04 g，,组间比较，差异均有显著统计学意义（P<0.001）。拉伸实验中，常规法制作标本消耗树脂质量磨牙2.856±0.07 g,前磨牙2.500±0.02 g,改良法制作标本消耗树脂质量磨牙1.399±0.03 g,前磨牙1.481±0.06 g，组间比较，差异均有显著统计学意义（P<0.001）。实验中装配标本消耗时间比较，常规法耗时28.53±1.76 s，改良法耗时4.76±0.843 s，组间比较，差异有显著统计学意义（P<0.001）。结论：改良法制作的正畸托槽粘接力学性能测试牙标本省时，省力，节省耗材，可以降低实验成本，提高工作效率。
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跳水运动员颈椎病特点初步探讨
目的:通过对跳水运动员颈椎病的调查,并测试模拟跳水运动员入水时的颈部受力情况,从中发现其发病特点,从而提出切实有效的防治方法.方法:对广东省46名专业跳水运动员和30名中学生进行颈椎病的病史采集及物理检查,对颈椎病可疑对象拍摄颈椎X光;对带有压力测试仪的50公斤重、160厘米高的木制模拟人进行高台跳水的模拟试验.结果:跳水运动员、中学生颈椎病患病率分别为71.7%和26.6%.运动员中女性患病率与男性无明显差异(P＞0.05).年龄分布:11-16岁、16-20岁、20岁以上的患病率分别为72%、77.8%和83.3%.各组间差异性显著(P＜0.05).训练年限:1-3年、3-5年、5-10年和10年以上的患病率分别为33.3%、71.4%、81.8%和91.4%.各组间差异性显著(P＜0.05).X光检查多表现为颈椎生理曲线改变、钩椎关节增生、环枢关节紊乱.压力测试仪显示木头人在3米、5米、7米、10米跳台垂直自由落体入水后颈部的压力(平均值)分别为12、18、18、20公斤力,与水面成70度角自由落体入水后颈部的压力分别为67、110、165、230公斤力,以及手与颈部成20度角时身体垂直入水后颈部的压力分别为120、150、245、422公斤力.结论:颈椎病是跳水运动员的常见伤病,患病率随年龄和训练年限增长而升高.正确的入水动作是预防颈椎损伤的关键.
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Ⅰ类洞型设计的力学模型实验及二变量回归分析研究
目的:对洞型设计中深度和宽度的关系进行研究,分析预备体抗力值的变化趋势.方法:采用力学模型对设计洞型进行静态力学加载实验,并进行二变量回归分析研究.结果:修复前,深度、宽度增加,都可使牙折的发生率增加,宽度为主要因素.修复后,随着修复体宽度增加(即洞型宽度增加),载荷主要由修复体直接承担,咬合力通过修复体均匀传递到牙齿及牙周支持组织;修复体加大后,如载荷大部分直接作用在修复体上,可减轻了局部牙体组织承受的载荷. 通过二元回归分析得出了回归方程和回归曲线.结论:牙齿修复前后的折裂与洞型深度和宽度有关.通过二元回归分析得出洞型修复前后宽度、深度变化导致的预备体的抗力值变化趋势.回归方程为:修复前:Y= 1593.317-51.178 X1-79.489X2 修复后:Y=1802.928-192.461X1+225.128X2.
