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骨科复位固定器压板的应用技术及效应研究
我们曾对孟氏骨科复位固定器的力学特性,固定稳定性、断端生理应力的获得,以及效应分析进行了初步研究[1],本文着重讨论该器械反映中国特色的压板应用技术和效应问题.
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下颈椎全脊椎切除术后两种内固定重建方法的有限元分析
研究下颈椎C5椎体全脊椎切除术(TS)之后,前后路不同联合内固定重建方法对颈椎稳定性的影响.基于CT图像建立下颈椎C3-C7节段完整无损模型,在无损模型基础上,建立C5全脊椎切除术后两种内固定重建模型:一为钛网重建+前路钢板+后路单节段椎弓根螺钉模型(TM+ AP+ SPS);二为钛网重建+前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉模型(TM+ AP+ DPS).对模型分别施加0.5、1.0、1.5、2.0 N·m的扭矩,分析两种模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右扭转等工况下的关节活动度(ROM)以及钛网、钢板、椎弓根螺钉的应力分布情况.结果表明,重建节段ROM随着扭矩的增大而增加,呈现出非线性的趋势,TM+ AP+ SPS模型的增加幅度较大.1.0 N.m工况下,两种模型重建节段ROM均减少83％以上;TM+ AP+ SPS模型在后伸、侧弯和扭转时,邻近节段的ROM均增加11％以上,C6-C7节段的ROM在扭转时增加41.79％,TM+ AP+ DPS模型的邻近节段ROM则显著降低.TM+AP+ SPS模型和TM+ AP+ DPS模型中钛网应力分别集中于受压侧和后方.TM+ AP+ SPS模型的邻近节段有较大的代偿活动,TM+ AP+ DPS模型各节段ROM均大幅度减小,TM+ AP+ DPS模型的稳定性更好.
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原子力显微镜测量心肌细胞杨氏模量的研究现状
自原子力显微镜面世以来,已越来越广泛地被应用于各个领域的研究,尤其在细胞的微观领域有其独特的优势与价值.文中评述了近些年利用其测量表征细胞弹性的杨氏模量的方法和进展,并着重论述杨氏模量在心血管疾病中的应用研究.心肌细胞的杨氏模量不仅呈现随年龄的增长而增大的趋势,且与心血管的疾病有明显的相关关系.因此,测量心肌细胞的杨氏模量可以研究病变心肌细胞的物理改变,有助于了解心脏疾病,尤其是心衰及心梗的病理变化.
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健康成人三角肌力学特性的定量分析初探
目的 评价实时剪切波弹性成像技术(SWE)及MyotonPRO数字化肌肉触诊仪(DPD)定量评估三角肌力学特性的信度,并分析其相关性.方法 纳入健康志愿者30例,取双侧肩关节中立位,依次用SWE及DPD检查双侧三角肌中束,对各项测值进行评价分析.结果 SWE及DPD测量三角肌力学特性的评测者间及评测者内信度均为好(ICC＞0.8).三角肌非优势侧与优势侧的剪切波速度、杨式模量值、自然阻尼振荡频率(F)、对数衰减值(D)、动态硬度(S)、德博拉数(C)、机械压力释放时间(R)差异均具有统计学意义(P＜0.05).SWE的速度及杨式模量值与D值呈中度负相关(P＜0.05).结论 SWE及DPD测量三角肌力学特性信度好.健康成人三角肌超声弹性模量及肌张力优势侧大于非优势侧,而动态硬度、弹性及黏弹性无明显差别.SWE的弹性模量值与DPD的弹性相关.
关键词： 三角肌 实时剪切波弹性成像技术 数字化肌肉触诊仪 力学特性 -
质构仪在骨生物力学检测中的应用
骨是由钙离子和磷所构成的羟基磷灰石结晶沉着于由胶原蛋白组成的基质上而成.骨骼的质量主要由骨矿盐与骨基质之间的比例所决定[1],反映骨质质量的指标主要有骨骼的强度、弹性、刚度以及骨质的密度等.所以判断骨骼质量的高低,需要测定其生物力学和骨矿盐密度等指标.虽然骨矿盐密度常被用于预测骨折的危险度和评定骨脆性,但是仅有骨矿盐密度并不能准确反映骨质量的高低.如单纯骨矿盐含量的增加,骨质量并不一定相应的增加,有时反而降低[2].骨生物力学是生物力学的分枝,它以工程力学的理论为基础,研究骨组织在外力作用下的力学特性和骨在受力作用后的生物学效应,是对骨质量评定的一种直接、客观并且可靠的方法[3].研究骨质量变化的终目的在于研究骨骼力学强度的变化和再负荷时骨折发生的可能性大小,所以开展骨生物力学的研究,不但有助于对骨质量进行直接评价,也是评价各种对抗骨质丢失措施的佳方法之一.我们经过几年的探索,根据质构仪(Stevens quality and test systems, QTS-25型,英国)的工作原理和特点,结合工程力学和理论力学的概念和方法,将其应用于骨生物力学的检测,建立了一套比较系统和成熟的检测骨骼生物力学指标的方法,并用于多项课题的研究[4],试验结果比较满意.笔者对用质构仪所测定的骨生物力学常用的指标及意义、试验方法和注意事项等做如下报道.
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阿仑膦酸钠对骨小梁力学特性的作用
目的评价阿仑膦酸钠对骨小梁力学特性的作用.方法选取成年雌性Hound犬16只,随机分成两组,实验组8只,口服阿仑膦酸钠,剂量为0.5 mg·kg-1·d-1,另选8只作为对照组.12周后处死16只犬并收集其L1和L2标本,进行压缩试验计算腰椎力学参数.结果实验组在服用阿仑膦酸钠后其杨氏模量在样本头尾(CC)、前后(AP)和左右(LR)方向上分别增加了18.5%、27.8%和33.1%.与对照组相比,实验组极限应力、骨折能量和头尾方向上的杨氏模量显著增加.结论口服阿仑膦酸钠,剂量为0.5 mg·kg-1·d-1时,进行短期治疗能增强犬科骨小梁的力学特性.故阿仑膦酸钠短期内有增强健康骨小梁力学特性的作用.
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玻璃纤维桩和铸造金属桩核在前牙修复中的临床疗效比较
经过完善根管治疗的牙齿,当牙体组织缺损较多时,常采用桩核及全冠修复.目前,临床上多采用铸造桩核,但其操作复杂,就诊时间长,次数多.玻璃纤维桩作为一种新型桩核材料,操作方便,具有良好的力学特性及美学性能,正逐渐应用于临床.本研究选取100例前牙牙体缺损患者,分别采用玻璃纤维桩和铸造金属桩核进行修复,对二者的临床效果进行比较.
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MEAW弓丝"L"形曲的力学分析
目的初步研究多曲方丝弓矫治技术力学系统的力学特性.方法采用3D梁单元建立不同托槽间距下"L"形曲的三维有限元模型,对模型进行网格划分,并输入材料性能参数,用ANSYS软件进行模拟,计算产生的应力.结果多曲方丝弓矫治系统中各牙段之间的刚度各不相同,前牙段明显高于后牙段,解释了MEAW技术在一根弓丝上同时实现前牙稳定和后牙移动的矫治机理.结论MEAW技术在同一根弓丝上可以同时实现稳定前牙和移动后牙的矫治机理是因为前后牙段弓丝刚度之间存在显著差异.
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实时超声弹性成像技术评估肌肉韧带力学特性应用研究进展
实时超声弹性成像技术能够评估肌肉韧带内部力学特性的变化,因此具有重要的临床价值和广泛的应用前景,对医务人员了解疾病的诊断及预后具有重要的参考价值.本文综述了目前常用的两种超声弹性技术(静态/动态超声弹性技术和剪切波超声弹性技术)的成像原理及其在评估肌肉韧带力学特性方面的临床应用及科学研究,并对未来超声弹性技术在康复领域的发展及应用研究进行展望.
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韧带愈合与生长因子
韧带损伤是膝部的常见运动创伤,尤以内侧副韧带(MCL)和前十字韧带(ACL)多见.临床和实验研究表明[1-3]:MCL和ACL损伤后的愈合能力存在着显著差异.在中央实质部完全断裂后,MCL可自然愈合,有时不需手术介入;而ACL损伤后,即使手术缝合断端,其愈合率也很低.两者的差异除与它们的血供和营养因素有关[4]外,还与其力学特性有关[5],但这些都不足以解释两者愈合能力的差异.近年来,对MCL和ACL的细胞生物学、生物化学及分子生物学等方面的研究不断深入,现就目前的研究现状综述如下.
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股骨上端松质骨弯曲实验研究
骨力学是生物力学的重要分支,研究骨组织在外力作用下的力学特性和骨受力后的生物效应,是对骨质进行评定的可靠方法.近年来由于骨质疏松、重建、骨造、矫形外科开展的人工关节置换术等,都需要了解松质骨的力学特性.而以往的研究以松质骨的压缩强度和弹性模量居多,弯曲对骨性质影响的研究较少.有文献报道了对成年人胫骨力学性质的实验研究[1],以及对松质骨的力学性质研究[2],但因为松质骨材料与种族、解剖部位、表面密度、年龄等因素有关[3],所以研究正常人不同部位松质骨的力学性质对临床具有重要的价值.我们对正常人新鲜尸体股骨上端松质骨进行弯曲实验研究,目的就是为了满足临床医学的要求,为进一步深入研究松质骨的力学性质打下基础.
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肌腱组织工程的研究进展
由于肌腱的特殊结构与功能.使得肌腱缺损后的治疗成为困扰I临床医师的一大难题.近年来,组织工程的迅速发展让学者们找到了新的研究方向.随着种子细胞、支架材料、力学特性研究逐步深入.组织工程化肌腱的体外构建及体内应用亦随之日趋成熟,使其有望成为临床肌腱缺损修复为理想的替代物.
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软骨细胞力学特性的研究进展
软骨细胞的力学特性可以显著地影响关节软骨的生理功能.对软骨细胞力学特性的研究不仅有助于阐明生物力学因素在骨性关节炎发病机理中的作用,而且为软骨组织工程中相关力学因素的研究提供了新的思路与技术方法,为终利用组织工程治疗软骨损伤提供相关理论依据.
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有限元法在医疗器械设计中的应用
有限元法是机械工程中用来分析结构应力应变的一种数值方法,该方法已经被应用到医疗器械尤其是骨折固定器的设计中.本文以骨折外固定架为例,通过对某型外固定架的抗压、抗弯和抗旋性能的分析,说明在医疗器械的设计阶段,采用有限元法可以使设计者了解其力学特性,发现强度或刚度的薄弱点,从而改进和优化设计.
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基于分子动力学模拟的胶原分子力学特性研究
目的:通过分子动力学模拟研究胶原分子的力学特性,得出软骨微观结构成分的力学特性与宏观力学特性的关系.方法:从蛋白质数据库中获取胶原分子模型,使用GROMACS分子动力学模拟软件包,构建一个长×宽×高为24 nm×3.2 nm×3.2 nm的模拟盒子.将胶原分子置于盒中,添加6719个水分子、20个Na+与20个Cl-,形成浓度与生理盐水相近的模拟环境.在此环境中对胶原分子进行不同温度、不同拉伸速率、不同压强条件下的单轴拉伸模拟.结果:在温度恒定的情况下,拉伸速率增大,胶原分子杨氏模量增大;在拉伸速率一定的情况下,模拟体系温度升高,其杨氏模量减小;在一定温度与拉伸速率条件下,逐步增大体系压强,其杨氏模量逐渐减小.结论:通过在不同条件下对胶原分子的单轴拉伸模拟,获得了胶原分子的力学规律.在拉伸过程中,其杨氏模量与拉伸应变之间存在一定的率相关性,这为从微观方面研究软骨率相关性提供了思路.
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014 体内冲击波的生物力学
[日]/玉川雅章∥BME.－2000，14(10).－41～44近来，生物组织细胞内的冲击波现象主要应用于结石冲击波碎石、骨成形术及各种医疗技术，进而正在向其它领域扩展。其中对冲击波的研究很多都集中在冲击波所具有的巨大能量及由压力而引起的变性作用且其现象在瞬间对生物体产生巨大作用，然而又使其不变性方面。从生物物理学及生物力学的角度看，其意义在于利用冲击波所具有的瞬间的压缩-膨胀而产生的力学刺激引起生物反应。在医疗中所使用的各种冲击波，是由冲击波发射管产生的马赫数为2～2.5左右的冲击波，在管的的中间部位使管径收缩，以形成高压，并冲击放置于发射管端部的细胞。此时，在水中观测到的大压力取决于驱动气体、运动活塞及发射管端部的收缩形状，一般约为35MPa。使用这一巨大压力冲击波进行癌症治疗的研究自1995年就已开始。研究结果表明，当各种生物组织受到0.5MPa以上的冲击压力时细胞就开始损伤。一般情况下，红细胞较耐受冲击的损伤，这可能与细胞的力学特性、构造及周围流体的音频阻抗有关。（刘士新摘）
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克拉霉素的临床应用
克拉霉素是红霉素结构改造的衍生物,是新一代14元环半合成的大环内酯类抗生素.大环上第6位的特殊结构,决定其具有良好的药效学和超群的药代力学特性,不仅克服了红霉素副作用和耐受性差的缺陷,而且使其抗菌性、抗菌谱得到改善,其耐酸性是现有大环内酯类药物中强的,因此临床适用性显著提高.
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髓核细胞及其生物力学研究进展
随着社会的老龄化进程,退行性疾病的发病率有所上升,腰椎间盘突出症在成人中的发生率较高,主要原因是椎间盘退变.首先纤维环、髓核细胞逐渐衰老、凋亡,并导致细胞结构改变和细胞外基质成分减少.对髓核细胞力学特性的研究可阐明力学因素在髓核蜕变发病过程中的机制,同样也为髓核组织工程中相关力学因素的研究提供新的思路,为利用组织工程治疗椎间盘退变提供相关实验依据.
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青蒿琥酯对肺癌A549细胞生物学行为的影响
目前，作为肺癌的常见治疗方法之一的化疗，由于其治疗过程中产生的耐药、化疗药物本身的毒副作用等原因，使得其效果已远不如从前，促使寻找更加安全有效的治疗药物成为当务之急。中药是我国医药文化的精粹，中药制剂抗肿瘤效应也越来越引发人们关注。本研究以人肺癌细胞A549为研究对象，通过加入不同浓度青蒿琥酯（artesunate，art），利用四甲基偶氮唑盐（MTT）、流式细胞术、细胞迁移侵袭试验（trans-well）并结合原子力显微镜（atomic force microscope， AFM）来观察Art对细胞增殖、细胞周期、迁移及细胞力学特性和表面超微结构的影响，以期为Art抗肺癌的作用机制提供有效的科学依据。
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股骨颈松质骨的应力松弛方程
背景:无论是股骨颈骨折内外固定,还是人工关节的研究都需要了解股骨颈松质骨应力松弛特性.股骨颈骨折后都需要以内固定或头固定机械进行固定治疗.目的:通过实验定量得出股骨颈应力松弛与时间的变化规律,为人工关节研究和内外固定提供黏弹性力学参数.设计、时间及地点:观察性实验,于2006-09在吉林大学力学实验中心完成.材料:股骨颁标本8个,由白求恩医科大学解剖室提供.方法:在日本岛津电子万能试验机上对股骨颈松质骨8个试样进行应力松弛实验.模拟人体体温36.5℃的温度场下进行实验,应力松弛实验的应变增加速度为50%/min.设定实验时间为7 200 s,采集100个数据以三参数模型处理实验数据.主要观察指标:应力松弛曲线,应力松弛与时间的变化规律.结果:股骨颈松质骨应力松弛,初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,7 200 s应力松弛量为0.84 MPa.结论:应力松弛曲线是以对数关系变化的,以二参数模型建立的股骨颈松质骨应力松弛方程能真实地反映其应力松弛特性.
