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不同性状的定制牙托对应力缓冲效果的影响研究
目的：研究在不同性状的定制牙托的保护下牙齿所受应力缓冲效果的改变。方法（1）选取2014年1月～2015年6月的志愿者上颌牙列印模作为研究对象，使用超硬石膏制备模型，压膜机制备定制牙托1、2、3号。改变其外形。1号为唇侧牙托边缘止于龈缘处，2号至唇颊沟与龈缘1/2处，3号至唇颊沟。（2）CT扫描分别拍摄受试者上颌牙列以及定制牙托，应用MIMICS软件处理生成的CT数据。在3D重建模型的基础上，将1号牙托以单层构成相同厚度的数据模拟生成4号牙托，将1号牙托以三层构成相同厚度的数据模拟生成5号、6号牙托。其中5号为EVA+沙子+EVA三层结构，6号为EVA+水+EVA三层结构。无牙托覆盖的牙体为空白对照组记为0号。（3）建立击打模型，取左上1为实验体，分别取6组牙托组装牙体模型，模拟撞击7组模型。有限元分析得出结论。结果4号模型取得优防护效果，大位移为6.2E-3 mm，大应力为2.9 MPa。结论单层中等唇侧延展边缘面积的牙托取得了低应力缓冲和小的牙体位移，过度延展外缘不能降低牙体所受应力，同样厚度的EVA材料使用单层成型比双层压制的缓冲效果好，三层结构加入水与沙子做中间层没有提升牙托的缓冲效果。
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离体软组织弹性的常用测试方法和应用
弹性是软组织-个很重要的力学参数,可用于生物力学系统的建模、分析和病灶的诊断及治疗手段有效性的评估.根据弹性力学和材料力学基本知识,可用标准测试例如压缩、拉伸、扭转和弯曲等来测量组织的弹性特征.这些测试的优点是边界条件简单,很容易直接获得组织的本征弹性参数例如杨氏模量、剪切模量或者泊松比.但是因为测试需要准备形状规则的样本,所以这些方法仅适用于离体组织的测量.结合适当的粘弹性模型,这些标准测试还可以用于测试组织的非线性粘弹性参数.因为可以方便测得组织很重要的基本弹性特征,这些离体组织样本测试方法还是被大量用于实际测量当中.这期我们将对离体组织样本的常用弹性测量方法作一些介绍,并分析这些测量方法及相关力学模型的优点和缺点,后以软骨的离体样本测试为例说明这些弹性测试方法在生物医学相关领域的应用.
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MZ ESWL-V型体外冲击波碎石机故障的排除
MZ ESWL-V型体外冲击波碎石机(以下称碎石机)的原理是利用液电效应作用产生冲击波,经过聚焦后,在焦点处产生高度集中的应力区域,经过数百上千次的放电后,将结石粉碎至可排出体外.
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加强县级计划生育服务站技术档案管理
当前,我国人口和计划生育工作进入了一个新的发展阶段,第九届全国人民代表大会常务委员会通过的《中华人民共和国人口与计划生育法》和吉林省第九届人民代表大会常务委员会通过的《吉林省人口与计划生育条例》对人口和计划生育工作,尤其是计划生育技术服务工作提出了新的要求,县级计划生育服务站为适应新时期发展要求,在技术服务和管理等方面应力求科学、规范,其中做好技术服务档案管理工作至关重要.
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后交叉韧带重建后的术后康复
后交叉韧带损伤常见的损伤机制是膝关节屈曲时小腿前方的直接撞击,如交通事故乘坐人员屈膝撞到座椅或仪表盘上、或者运动时屈膝跌倒胫骨先着地等使后交叉韧带受到过强应力撕裂而造成的损伤.常见表现为膝关节疼痛,活动时膝关节不稳,俗称“打软腿”.
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基于有限元模型研究椎骨错缝对颈椎病患者关节应力的影响
目的:应用颈椎三维有限元模型,探讨颈椎"椎骨错缝"对颈椎病患者关节和椎问盘应力的影响.方法:选取颈椎病患者,通过颈椎动静态触诊和X线判定发生"椎骨错缝"的患者1例(男,28岁),CT扫描C1-C7(层厚0.75mm),基于CT数据,应用特定三维有限元分析软件对椎骨错缝节段(C4-C6)进行三维有限元模型创建,基于本模型应用软件模拟临床手法矫正"错缝椎骨"C5,然后应用有限元分析软件计算和分析这一形变过程关节突关节和椎间盘的应力变化.结果:错缝节段C5对相邻节段C4.5、C5.6的椎间盘和关节突关节的应力均发生改变,且C5.6椎间盘和关节突关节的应力均明显大于C4.5椎间盘和关节突关节受到的应力.结论:"椎骨错缝"后易引起相应关节突关节和椎间盘的异常应力,而手法矫正"椎骨错缝"能有效改善异常应力分布.
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股骨上端表面压应力和折弯应力的生物力学研究
目的:实体测试股骨上端生物力学分布情况,了解骨质极限应力状态,为临床工作积累更多经验.方法:选择60例新鲜中国人尸体骨股,去除表面肌肉、韧带等组织,供体年龄36～72岁,平均56.4岁,其中男性41根,女性19根,随机分为两组,分别在力学专业实验室以专业设备进行压应力和折弯应力的力学测试,搜集单位应力下各测点的受力值.结果:股骨上端耐受压应力的能力较耐受折弯应力强,压应力主要受力区域为股骨颈基底部内外侧和小粗隆截面内侧;折弯应力主要受力区域为股骨颈基底后侧以及小粗隆截面后侧.主要受力区域有较强的骨质强度,目前主流的粗隆骨折内固定物和人工股骨柄均以此为生物力学基础设计.结论:本研究结果显示的数据未查到既往文献报道,可以为内固定物和股骨柄改进提供资料.临床上需要针对试验结果选择合适的骨折内固定和人工股骨柄,更完善的数据结果需要远期深入的研究.
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天鹅型形状记忆接骨器对骨折愈合时应力遮挡率及骨痂成熟过程的影响
目的:探讨天鹅型形状记忆接骨器固定下骨折愈合时应力遮挡率随时间的变化以及骨折处超微结构和力学性能的特点.方法:新西兰兔行单侧肱骨干横断截骨,实验组以天鹅记忆接骨器内固定,对照组以加压钢板固定.分别于术后第2、4、8、12、16周时取材.测定应力遮挡率和愈合骨的生物力学性能,并观察骨折端的超微结构变化.结果:愈合过程的前12周内实验组的应力遮挡率明显较低而力学性能则高于对照组,电镜观察则显示实验组矿物质沉积领先于对照组且胶原纤维排列整齐.结论:天鹅记忆接骨器应力遮挡效应较小,加快了成骨细胞的分化成熟,促进了骨痂细胞外基质的生成和钙化.从而提高了愈合骨的力学性能.
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经Coflex固定下腰椎不同节段后的椎间盘生物力学特性分析
目的:模拟临床术式,经Coflex分别固定下腰椎L4,5、L5S1节段,分析其手术节段及邻近节段椎间盘生物力学的差异性.方法:建立下腰椎及Coflex应用于下腰椎的3组有限元模型(完整下腰椎、Coflex固定腰椎L4,5及L5S1节段).根据脊柱三柱加载理论,模拟下腰椎直立、前屈和后伸3种生理状态下,比较分析纤维环不同区域的应力大小、椎间隙背侧高度变化及髓核内压水平.结果:在直立和后伸工况下,Coflex分别植入L4,5、L5S1节段,均能减少其手术节段纤维环后区应力,限制椎间隙高度变化,并且降低髓核的应力水平.在后伸工况下,Coflex植入L4,5节段可降低L5S1节段的椎间盘应力水平,但Coflex植入L5S1节段不改变L4,5节段椎间盘应力大小.结论:Coflex固定L4,5、L5S1节段均能减少本手术节段椎间盘负载.另外,Coflex固定L4,5节段,起到降低L5S1节段椎间盘负载的生物力学效果.
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牵张应力环境下六味地黄汤含药血清对成骨细胞增殖分化影响的实验研究
目的:探讨不同时间、不同形变量的牵张应力环境下,六味地黄汤含药血清对体外培养的新生SD大鼠成骨细胞增殖分化的作用.方法:制备血清后,将六味地黄汤含药血清及空白对照血清分别作用于2组成骨细胞24 h,然后采用频率0.5 Hz、形变量分别为6％和12％的牵张应力,对六味地黄汤含药血清组及空白血清对照组的成骨细胞进行力学加载,分别于12、24 h行碱性磷酸酶(ALP)活性测定(检测各组碱性磷酸酶活性)和MTT检测(检测受力后各组成骨细胞增殖的情况),并利用统计学软件对相关数据进行分析.结果:①在牵张应力环境下以0.5 Hz的频率牵拉成骨细胞24 h,6％与12％的形变量均能刺激成骨细胞增殖与分化,其中12％的形变量作用优于6％的形变量.②六味地黄汤含药血清短时间刺激对体外培养的SD大鼠成骨细胞尚未见促进增殖分化作用.结论:牵张应力环境能促进体外培养的成骨细胞增殖和分化,短时间六味地黄汤含药血清作用对成骨细胞影响不明显.
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健康人群脊柱应力状态研究
目的:研究健康人群棘突偏歪同时棘突旁压痛不对称的发生率,分析不同年龄以及不同性别组棘突偏歪同时棘突旁压痛不对称发生率的差别.方法:对500例被调查者棘突偏歪合并棘突旁压痛进行检查,其中男268例,女232例;年龄26～54岁,平均39.6岁.按不同年龄段分组,26～34岁178例,35～44岁185例,45～54岁137例.采用三指触诊法结合棘突两侧压痛对比的方法.结果:被调查的500例均可查到棘突偏歪并棘突两侧压痛不对称,发生率100%.棘突偏歪合并棘突两侧压痛不对称发生的节段、数量、方向各不相同.不同年龄组棘突偏歪并棘突两侧压痛不对称的发生率无显著差异(P＞0.05).不同性别棘突偏歪并棘突两侧压痛不对称的发生率有显著性差异(P＜0.01).结论:被凋查人群脊柱两侧应力均不对称,脊柱应力不对称的节段、数量、方向有较大差异.不同年龄组脊柱两侧应力不对称的发生率无显著差异.女性脊柱应力不对称明显高于男性.
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坐位腰椎旋转手法时腰椎单元内在应力和位移的实时监测
目的:用三维有限元法,分析施行坐位腰椎旋转手法时退变腰椎单元的内在应力及位移分布的特点,以探讨手法的作用机制、安全性及其合理性.方法:使用正常L4,5腰椎CT片,以Mimics软件系统逐层重建,建立L4,5三维有限元模型.根据手法原理,将坐位腰椎旋转手法进行分解,把各项力学参数代入三维有限元模型进行计算分析.观察手法作用时腰椎间盘的位移和内在应力的变化.结果:大的应力集中点分布于环椎体峡部、椎弓根、上位椎体小关节面的下端.椎间盘的应力集中分布于环前外侧部,右后外侧部应力大于左后外侧部.大位移出现在上位椎体的上关节.左侧小关节面相对位移较大,左侧椎间孔变大;右侧椎小关节面间移位小,右侧椎间孔变小,椎间盘右后外侧部向后突出.结论:模拟坐位腰椎旋转手法时,向健侧旋转优于向患侧旋转.
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骨收获室内骨细胞的方向性生长
目的:利用骨收获室内无应力的物理特性,观察无应力时骨重塑是否有方向性.方法:采用骨收获室模型的动物实验方法,5只日本大耳白雌兔.研究中不限制兔的活动.骨收获室是带有1个宽1 mm的骨长入孔道的钛制圆柱形植入体,允许孔道内的成分被反复取出,仅伴有少量的对周围骨的干扰.先将骨收获室置放兔胫骨内8周,使其与骨达到较好的整合.8周后开始正式实验,其后每隔1个月收获组织.收获的组织,经固定、脱钙,采用石蜡包埋的组织切片.动物实施4阶段的4次手术:第1次空置；第2、3次收获的组织做纵向切片；第4次做横向切片.方向性分析:以每张切片所有骨细胞核方向的标准差为统计量,分析纵切面与横切面细胞的方向是否有差异.结果:收获室内长入组织,纵切面的细胞排列的方向性明显强于横切面,差异有统计学意义.结论:在无应力情况下,骨重建具有方向性.应力不是骨方向改建的直接指导因素.推测骨重建的方向性与骨收获室的结构特点相关,生理的方向性骨重建与应力的关系可能是通过血管介导,应力可能通过影响血管的方向性分布起作用.
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骨科应力遮挡的研究进展
骨折的固定和坚强的内、外固定器等导致的应力遮挡一直是骨科界未能妥善解决的矛盾,应力遮挡导致的骨量丢失和骨结构不良使骨折愈合延迟或发生二次骨折也并不少见,因此,应力遮挡的生物力学研究以及其效应研究一直是该领域的重要问题.
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股骨颈骨折的生物力学研究
以下就股骨颈骨折的生物力学研究加以综述。1 髋关节的生物力学1.1 髋关节的解剖学 股骨颈在载荷下外上方为拉应力,内下方为压应力。为适应这两种不同形式的载荷,骨小梁形成两种不同形式的排列,即内下方的压力骨小梁系统和外上方的张力骨小梁系统。两种骨小梁在交叉的中心区形成一个三角形脆弱区域,称为Ward三角。股骨干上端内后侧很多致密的骨小梁结合成相当致密的一块骨板,为股骨距(femoral calcar),此结构可加强干颈间的连接与支持。股骨颈上侧的皮质骨为薄壳,越近股骨颈下侧越厚;大粗隆下方股骨干外侧皮质薄,向下逐渐增厚。由于以上结构特点,股骨颈骨折内固定物的放置部位与其固定强度有密切关系。1.2 髋关节的静力学 正常直立时髋关节的受力通过股骨头的中心与身体垂线成16°角,股骨的轴线与身体垂线成9°～15°角,故髋关节的合力与股骨干纵轴成25°～30°角[1,2]。 双足站立时仅靠关节囊与韧带的稳定作用即可使髋关节稳定,每侧髋关节上负荷约为体重的1/3。如果围绕髋关节的肌肉收缩,此力将成比例地增加。单足站立时,关节作用力相应增加,在髋周产生了力矩,利用简化自由体法可以求出一般情况下单足站立时外展肌力约为体重2倍,关节反作用力约为体重的2.75倍。1.3 髋关节的动力学 行走时关节反作用力可达4～7倍体重;不同的步行速度时关节的反作用力不同,速度越大,关节的反作用力也越大。Bergmann等[3]指出以1000m/h的速度步行产生的关节反作用力至少比3000m/h步行产生的反作用力小10%。George等[4]利用置入髋关节内的假体并结合数学模型分析髋关节在手提重物运动时的力,发现二种方法总的结果是一致的,当一侧手提重物行走时同侧髋关节内的作用力基本不变,甚至稍有下降,而对侧关节内力比负重侧增加2/3。并发现在单侧承载运动时,如果上身挺直且提重物的上肢外展(如提着一个大的购物框等),这样同侧关节内的力可获得减轻。2 老年人股骨颈骨折伤因的生物力学发生特点 股骨颈骨折常见于老年人,其原因从生物力学角度考虑主要有以下几方面:①老年人骨质疏松,股骨颈逐渐发生退行性变,皮质骨薄而疏松,骨小梁稀疏,张力骨小梁及压力骨小梁减少尤其明显。②Ward三角区在老年人常仅有脂肪填充,使此区更加脆弱。③老年人髋周肌群退变,反应迟钝,不能有效地抵消髋部有害应力。④微观结构特点:柴本甫等[5]通过电镜观察发现股骨上段的骨小梁及其周围的软骨等结构形成了许多个特殊的拱形结构,使得股骨头颈部在吸收震荡并传递应力到股骨上坚硬的骨皮质中起着重要的作用。这种结构可以使之在不同的载荷下随压力方向不同产生不同的弹性变形,从而可以承受较大的应力和变形。在老年人,尤其老年妇女,由于骨质疏松导致骨小梁减少和小梁间距增宽,使股骨颈在头颈交界处的结构明显减弱,故而这种微观结构使老年病人易于发生骨折。
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不同机械力学刺激对骨成骨作用的研究进展
机械力学刺激是影响骨组织生长改建的调控因素,在骨创伤后修复过程中有着重要意义.机械刺激通过作用于细胞外基质-整合素-细胞骨架系统、力敏感性离子通道、G蛋白偶联受体激酶系统等多种信号途径来转导力学信号,从而调控细胞代谢活动和基因表达等应答反应.压缩应力,拉伸应力和流体剪切力是3种基本也是重要的机械力类型.近年来,越来越多的文献报告了3种机械应力在刺激骨成骨作用中有积极影响,包括促进成骨细胞增殖和分泌基质,调控破骨细胞凋亡过程,刺激间充质干细胞向成骨分化等来影响骨重建过程.然而,对于机械刺激在细胞内的信号转导机制,以及应力对骨成骨的作用机制,作用方式,作用参数及作用效应等,目前还未有定论.现将这些不同机械力学刺激对骨成骨作用的新研究结果综述如下,为今后进一步揭示骨组织在机械应力下的代谢和重建机制奠定基础.
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应力状态下软骨基质分解代谢的变化
骨关节炎(oBteoanhritis,OA)是力学和生物学因素共同作用下导致软骨细胞、细胞外基质以及软骨下骨三者降解和合成正常偶联失衡的结果.OA发病过程中生物力学因素的异常,导致MMPs/TIMPs的失衡,是OA发病的中心环节.因此本文就应力状态下软骨基质分解代谢的变化作一综述.
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实验性无创兔颈椎间盘退变模型的建立
目的:观察长时间异常应力环境下兔颈椎间盘的组织形态、基质生化成分和生物力学性能变化,为防治颈椎病的研究提供动物模型和实验依据.方法:选取35只家兔,随机分为对照组(20只)、模型组(15只),造模家兔颈椎处于低头屈曲45°位异常应力环境下5 h/d.动物处死后:①颈椎间盘光镜和电镜下观察组织形态学变化;②免疫组化和生化方法测定基质胶原和蛋白聚糖(proteoglycan,PG)含量和成分的变化;③功能节段生物力学性能测试.比较各组间可能存在的差异.结果:①对照组颈椎间盘组织形态、基质胶原和PG含量和成分及生物力学性能无明显变化;②模型组颈椎间盘发生软骨细胞变性、坏死,髓核皱缩,纤维环胶原纤维变性、排列紊乱,软骨终板钙化、断裂,胶原纤维排列紊乱等组织形态学改变.髓核和软骨终板中PG总量、硫酸软骨素(chondroitin sulphate,CS)含量和Ⅱ型胶原表达下降,纤维环中Ⅰ型胶原表达增加,椎间盘压缩、扭转生物力学性能下降,并随着异常应力作用时间的延长而表现更为显著.结论:长时间处于异常应力环境下能使兔颈椎间盘组织形态、基质生化成分及生物力学性能均发生明显退行性改变,成功建立家兔颈椎间盘退变模型.
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站立位时跟距骨应力分布的三维有限元研究
站立位是人体常见的体位之一.本研究试图通过三维有限元的方法研究站立位时跟距骨在承载和传导躯体载荷时的生物力学特点.
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脊柱应力异常与部分相关病症调查分析
临床实践证实,脊柱应力异常不仅可以脊柱应力异常不仅可引起疼痛、麻木和运动障碍等脊神经病症,还可引起神经、呼吸、消化、循环、泌尿、内分泌等许多内脏病症,如:头痛、头晕、血压波动、胸闷气短、胸痛、心律失常、胃痛、胃胀、胁肋痛、腹痛、腹泻等几十种病症[1-2].但由于该类疾病的病因与发病规律比较复杂,客观指标少,难以量化,在诊断与治疗方面还没有统一的标准,主要是凭借医生的经验,有经验的医生,往往可以通过触诊,了解脊柱应力状态,然后进行针对性的治疗.
