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为什么怀孕中期小腹痛
和人负重走路一样,载荷少,走路不吃力;载荷多,走路就吃力.随着孕妇腹中的胎儿逐渐长大、增重,孕妇不论站立还是行走,都开始越发感到吃力,而且会相继出现一些不适的症状,其中孕中期小腹痛就是孕妇经常发生的现象.
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天平三刀不平行引起示值变动性及其调整方法
示值变动性是指在同一天平上,对同一载荷重复衡量多次,所得各次结果之间的差异.影响天平示值变动的因素很多,其中三刀不平行是重要、直接的因素.
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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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股骨带锁髓内钉远端锁钉瞄准困难的原因及对策
带锁髓内钉治疗股骨干骨折具有防旋、固定强度高、中心载荷及骨折愈合率高的优点,然而带锁髓内钉远端锁钉瞄准困难一直是困扰手术治疗的一大难题,如何提高远端锁钉瞄准的准确性是手术成功的关键.自1999年7月-2003年9月采用(江苏武进医疗器械厂生产)带锁髓内钉治疗股骨干骨折27例,除二例1次瞄准失败外,其余均1次锁定成功.
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颈椎前路内植入固定系统的有限元模拟及生物力学分析
通过建立一种颈椎前路内植入固定器测试结构的有限元模型,从生物力学角度对该模型在人体生理性压力载荷下的应力-应变分布和运动特性进行分析评估.结果 表明:在生理性轴向压力载荷下,应力-应变集中分布在骨螺钉和内植入固定板的结合部位,钢板上的应力-应变以四个螺钉为定点呈梅花状分布,边缘处应力-应变分布较小,所得结论与临床结果一致.因此,通过该有限元方法可以有效分析颈椎前路内植入固定器在生理性载荷下的应力应变分布,对颈椎前路内植入固定器的外形设计和在临床上的选择提供科学的参考依据.
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椎体生物力学研究进展
脊柱是由多节椎骨通过椎间盘、关节及韧带连接而成,构成人体中轴,具有传递载荷,保护脊髓,提供三维生理活动等功能[1].其中,椎体是脊柱重要的支撑结构,若失去椎体,脊柱将丧失其稳定性及生理功能.随着人们对脊柱内固定(尤其是前路内固定)及骨质疏松等问题认识的深入,椎体生物力学日益受到重视,本文试就其研究进展作一综述.
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腰椎三维有限元生物力学分析的技术应用进展
有限元分析(finite element analysis,FEA)是一种理论生物力学的研究方法,即以数学力学模型来进行数值力学分析,还原工程系统的数学行为特征,应用数学形式模拟物体的数学特征,包括依据物理原形所得的节点、单元、材料属性、载荷、边界条件等,改变部分结构、参数和载荷,就能模拟任意处的位移和应力,获得全域性的信息.有限元分析作为生物力学研究方法之一,已经广泛用于脊椎各种组织的生物力学分析,目前已成为腰椎生物力学研究的热点.
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载荷分享与脊柱骨折
载荷分享(Load sharing)与脊柱骨折及其治疗密切相关.外科医生要充分认识脊柱各柱的载荷分享发布,并理解脊柱损伤缺陷带来的变化,并选择适当的重建术[1,2].为了更好地运用载荷分享的原则,本文结合有关文献,对正常脊柱、骨折后脊柱、融合期间载荷分享及载荷分享与内固定器械固定关系的有关问题进行阐述.
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人工椎间盘的研制及临床应用进展
人体椎间盘是由软骨盘、纤维环、髓核及纵韧带四个部分构成,其对稳定脊柱,吸收震荡,传递载荷,分布应力以及对脊柱的活动具有决定性的作用.既能保证脊柱有一定的活动范围,又能限制脊柱的过度活动.椎间盘的所有这些功能均需完整的椎间盘作为基础.然而,各种原因所致的椎间盘病变可使椎间盘的完整性受到破坏,临床上常见的椎间盘突出症又需行椎间盘髓核摘除术.
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不同载荷下腰1椎体内应力分布规律的有限元分析
目的:观察腰1(L1)椎体在不同载荷作用下椎体内应力分布情况,探讨其应力分布规律及临床意义.方法:选取1例27岁健康男性志愿者,以层厚1 mm进行T12～L2脊柱节段CT扫描,将原始数据存盘.运用3D软件、Auto CAD系统及ANSYS 6.0有限元软件建立正常人体胸腰段(T12～L2)运动节段的三维有限元模型.在T12椎体上表面施加不同等级的压力(400N、600N、800N、1000N、1200N),模拟脊柱的轴向压缩载荷;在T12椎体上表面施加不同等级压力(400N、600N、800N、1000N、1200N)的同时再施30N·m的弯矩,模拟脊柱的屈曲压缩载荷.将连接L1椎体上下终板凹面低点的连线7等份,在此基础上将T1椎体中的松质骨划分为7个具有统计节点的层面,每个统计层面划分成9个统计区(椎体前部A1、A2和A3区,椎体中部M1、M2和M3区,椎体后部P1、P2和P3区).测量L1椎体松质骨中间3个层面9个统计区的平均应力值,将9个统计区划分成6个组,分别为Ⅰ组A1、A2、A3,Ⅱ组M1、M2、M3,Ⅲ组P1、P2、P3,Ⅳ组A1、M1、P1Ⅴ组A2、M2、P2,Ⅵ组A3、M3、P3.比较同一等级载荷下9个统计区的应力分布情况,并对6个组内的松质骨应力值进行两两配对t检验,分析L1椎体内不同载荷作用下应力分布情况.结果:轴向加载时同一等级载荷下,Ⅲ组内P2松质骨平均应力值与P1、P3比较,Ⅳ组内P1与A1、M1比较,Ⅴ组内P2与A2、M2比较,Ⅵ组内P3与A3、M3比较,差异均有统计学意义(P＜0.05);而Ⅰ组、Ⅱ组内的数据经两两比较均无统计学差异(P＞0.05);椎体后部P区(P1,P2,P3)的应力值与M区、A区比较大,其中P2区应力大.屈曲加载时同一等级载荷下,Ⅰ组内A2与A1、A3比较,Ⅱ组内M2与M1、M3比较,Ⅲ组内P2与P1、P3比较,Ⅳ组内A1与M1、P1比较,Ⅴ组内A2与M2、P2比较,Ⅵ组内A3与M3、P3比较,差异均有统计学意义(P＜0.05);Ⅰ组内A1与A3比较,Ⅱ组内M1与M3比较,Ⅲ组内P1与P3比较,Ⅳ组内M1与P1比较,均无统计学差异(P＞0.05);椎体前部A区(A1,A2,A3)的应力值与M区、P区比较大,A2区应力大.结论:L1椎体在不同载荷作用下,松质骨内存在着应力分布的集中趋势;轴向加载时应力集中的部位靠近椎体后缘中央,屈曲加载时应力集中的部位靠近椎体前缘中央.
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有限元法在脊柱侧凸生物力学研究中的应用进展
脊柱侧凸是青少年常见的脊柱畸形,其复杂的三维畸形病理特点及尸体标本的缺乏导致无法开展常规的实体生物力学研究.有限元法(finite element method,FEM)是初在工程研究中获取材料所受应力及形变近似值的一种数字模拟技术,其特点是能够用不同形状、大小和类型的单元模拟各种几何形状的结构,并且可以适应各种机械应力及载荷.有限元模型与实际结构非常相似,能够方便地对无法直接测量的物体进行生物力学研究,其这些特点正好为发生、发展、转归以及手术策略、预期效果均涉及生物力学影响的脊柱侧凸研究提供了有力支持[1～10].
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人工椎间盘及其应用于临床的条件
人体椎间盘是一种粘弹性组织,连接着上下椎体,有稳定脊柱、吸收震荡、传递载荷、分布应力的作用;既保证脊柱有一定的活动范围,又限制其过度活动.由于腰椎的活动范围特别大,作为脊柱功能单位的腰椎间盘是负载活动的中心,所受的是压缩、弯曲、扭转的联合负载,同时产生张应力、压应力和剪切力.
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脊柱结核手术治疗合理应用内固定
脊柱结核手术治疗时应用内固定器械可以预防和矫正脊柱后凸畸形,增加病灶清除及减压后的脊柱稳定性,缩短患者的卧床时间,促进植骨融合,有利于患者早日康复.但随着内固定的广泛应用,内固定节段过长的问题逐步突显.坚强内固定牺牲了脊柱的运动节段,不同程度增加邻近节段活动度和载荷,容易引起邻近节段退变,尤其长节段固定更是如此[1].
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动力内固定对羊脊柱后外侧融合稳定性的影响
根据"载荷分享"的原理,我们设计了一种动力椎弓根螺钉内固定器,体外生物力学实验推测能增加载荷分享,减少应力遮挡效应[1].本实验用活体山羊脊柱内固定后外侧融合模型,进一步比较动力内固定和相对坚强内固定对脊柱后外侧融合稳定性的影响,探讨动力内固定能否增加载荷分享,促进脊柱融合.
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上颌组牙三维有限元模型的建立及Carrière Distalizer矫治器的力学分析
目的 建立一侧有效的自然排列的上颌尖牙和第一磨牙及周围牙槽骨的三维有限元模型,分析在Carrière Distalizer矫治器作用下,组牙的应力分布及其位移特点.方法 通过螺旋CT扫描获得精确的组牙及颌骨DICOM格式的图像信息,采用Mimics三维建模软件和Ansys有限元分析软件建立及拟合上颌骨中正常位置的上颌组牙及其周围牙槽骨的三维有限元模型,模拟Carrière Distalizer矫治器的力学实验并进行相关分析.结果 成功建立了上颌组牙及其周围牙槽骨的三维有限元模型.力学实验显示,尖牙和磨牙颈部剖面腭侧应力分布及位移明显小于颊侧、远中和近中,表现为类似旋转移动的柱状图形;而尖牙和磨牙整个远中剖面的应力分布及位移规律基本相同,均表现为自牙颈部向牙根部逐渐衰减的倾斜移动的曲线.结论 本实验创建的上颌组牙及其周围牙槽骨的三维有限元模型,达到了几何外形和生物力学的相似性,可用于精确的生物力学分析;尖牙和磨牙在CD的作用下,应力分布及位移规律均呈现有旋转和倾斜移动的趋势.
关键词： Carrière Distalizer 建模 三维有限元 载荷 -
载荷变化对口腔修复用纯钛摩擦磨损性能的影响
目的 探讨载荷变化对纯钛与滑石瓷对磨时摩擦磨损性能的影响.方法 使用MMV-1立式万能摩擦磨损试验机,以滑石瓷为对磨物,载荷设置为20、50、100 N,在37℃人工唾液润滑的试验工况下,对口腔修复用纯钛进行二体摩擦磨损试验.记录动态摩擦系数,采用扫描电镜观察表面磨损形貌,X线衍射能谱仪分析磨屑成分,电子天平得出磨损量.结果 纯钛与对磨物滑石瓷的磨损量及摩擦系数随载荷的增加而增大.载荷20 N,纯钛的磨损机制主要为磨粒磨损;50 N时,磨损机制是黏着磨损伴发磨粒磨损;100 N时,纯钛磨损机制以黏着磨损为主.结论 载荷增加可增大纯钛的磨损量,导致磨损机制改变,在高载荷条件下可发生严重黏着磨损,缩短纯钛修复体的使用寿命.
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加载载荷对钛锆铌锡合金摩擦磨损性能的影响
目的:探讨载荷变化对钛锆铌锡合金与滑石瓷对磨时摩擦磨损性能的影响.方法:使用MMV-1立式万能摩擦磨损试验机,以滑石瓷为对磨物,载荷设置为20、50、100 N,在37℃人工唾液润滑的试验工况下,对口腔修复用钛锆铌锡合金进行二体摩擦磨损试验.采用扫描电镜观察表面磨损形貌,电子天平得出磨损量.结果:钛锆铌锡合金与对磨物滑石瓷的磨损量随载荷的增加而增大.载荷20N,钛锆铌锡合金的磨损机制主要为磨粒磨损； 50N时,磨损机制是粘着磨损伴发磨粒磨损；100N时,钛锆铌锡合金磨损机制以粘着磨损为主.结论:载荷增加可增大钛锆铌锡合金的磨损量,导致磨损机制改变,在高载荷条件下可发生严重粘着磨损,缩短修复体的使用寿命.
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载人离心机训练用耳脉搏传感器的设计与验证
目的 设计一种基于载人离心机训练实际需求的新型耳脉搏信号传感器.方法 传感器采用透射式光电容积法原理,外形为耳夹式,以硅橡胶为外部包覆材料;内部元器件选用微型白炽灯泡作为光源,以硅光电池作为信号接收元件.考察了126名健康男性志愿者在不同载荷条件下的训练时耳脉搏信号质量,以及受试者主诉与耳脉搏信号变化的符合度.结果 在低载荷(2.5 G)被动训练和中载荷(5.0G)、高载荷(9.0 G)主动训练过程中,受试者的耳脉搏信号稳定,波形变化情况与受试者主诉总符合率为91.5％.结论 本研究设计的信号传感器能够在载人离心机训练载荷环境下正常使用,输出波形幅度变化与受试者是否到达耐力终点有较高的符合性.
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腰椎间盘突出症的病理生理及椎间盘退变的影响因素
椎间盘退变是下腰痛和腰椎间盘突出症的主要诱因之一[1].腰椎间盘突出症可见于足球、举重、摔跤、划船、体操、跨栏、跳高、投掷及滑雪等运动项目[2,3].尽管现役运动员腰椎间盘突出症发病率低于一般人群[4,5],但至少在退役的足球、举重优秀运动员中存在比较严重的下腰椎间盘退变[6],椎间盘病变及其诱发因素正成为基础医学、运动医学和临床医学研究的热点[7].运动对椎间盘代谢的影响主要来源于对椎间盘各种形式的加载.了解腰椎间盘突出症的病理生理及运动条件下各种载荷对腰椎间盘退变的影响,对该病症的防治具有重要意义.
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机械振动对骨骼系统的生理作用及其应用的研究进展
骨是力学敏感性组织,可以根据所受载荷不同而改变其骨量、结构及力学特征.应力对骨组织的生理调节作用已被大家所认识,而其机制仍不明确,目前提出了各种假说,探讨应力对骨骼系统的生理作用机制,挖掘其潜在的临床应用前景,是国内外学者研究的热点.
