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牛颈静脉带瓣管道的研制及应用进展
随着心脏外科的发展,许多复杂先天性心脏病的手术中经常需要使用生物带瓣管道.牛颈静脉带瓣管道(bovine jugular vein conduit,BJVC)作为一种新型异种生物血管替代物,具有来源丰富,取材容易;长度、大小口径容易匹配,手术操作简单;血管及瓣膜生物力学性能适应人体右心系统低压环境,可提供良好的血流动力学性能等优点[1-4].通过合适的处理方式,BJVC可广泛应用于心脏修复的补片材料、带瓣管道、大血管的修复材料及组织工程三维可降解带瓣支架等临床领域.
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球囊扩张式冠脉支架生物力学性能研究
研究具有不同连接筋的冠状动脉支架的力学性能,为支架的设计开发以及介入治疗提供更加科学的指导.采用Solid Works建立3种不同连接筋的支架模型(根据连接筋的形状分别称为W-支架、S-支架和L-支架,压握壳以及球囊模型),使用Hypermesh软件完成模型的网格划分,应用ABAQUS软件模拟分析了径向回弹、轴向缩短,扩张不均匀性以及径向支撑刚度和柔顺性,并结合径向均匀加载和“四点弯曲”测量技术的径向支撑刚度和弯曲刚度的测试方法验证了数值模拟的合理性.结果表明:3种支架的各项力学性能都在安全范围内；相对而言,S-支架的支撑强度较大,支撑刚度为3.34 N/mm,容易造成局部血管壁的损伤；L-支架的轴向缩短率较大,为8.25％,不利于支架在血管病变部位的正确定位；S-支架和L-支架的弯曲刚度分别为:17.74 N/rad和18.00 N/rad,它们的柔顺性较差.3种支架的力学性能各有优缺点,其中W-支架的综合力学性能相对较好,这在临床上为选用支架提供良好的参考依据.
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应力环境对大鼠股骨生长与重建和力学性能的影响
通过创建一种新的动物模型,研究应力环境对生长期大鼠股骨生长与重建,以及对其力学性能的影响,并探讨其作用机理.切断6周大SD大鼠右后肢的坐骨神经,致使其右后肢残废,为废用组;左后肢过度负重,为过载组;正常大鼠为对照组.每天早午晚鼓励动物运动半小时,4周后结束实验观测.测量股骨中段的宏观几何学参数、物理学参数和生物力学参数.实验发现:与对照组相比,实验组股骨的若干几何及物理参数发生了明显变化,表明应力环境可以改变活骨组织的成份和结构并逐渐改变其力学性能.实验结果表明,本研究提出的实验模型实用且可靠.
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仿生脉冲电磁场对去卵巢骨质疏松大鼠骨生物力学性能的影响
目的观察仿生脉冲电磁场(BEMF)对去卵巢大鼠腰椎和股骨生物力学性能的影响.方法6月龄雌性未孕Wistar大鼠40只随机分为模型组(A组),假手术组(B组),BEMF治疗组(C组),雌激素治疗组(D组).A组、C组、D组行双侧卵巢切除术,B组行假手术.术后8 w,D组肌肉注射苯甲酸雌二醇,0.5 mg/kg,1次/2 w;C组暴露于BEMF治疗,1 h/d,1次/d.A组、B组作为对照组.治疗10 w后,用CHALLENGER双能X线骨密度测定仪活体测定大鼠腰椎、股骨骨密度后处死各组实验动物,取出第3腰椎、右侧股骨用INSTRON 1011生物力学测试机测定生物力学指标.结果BEMF治疗后,大鼠腰椎、股骨的结构力学(大位移、大载荷、大能量吸收)和材料力学(大应力、大应变、弹性系数)均有改善( P<0.05).结论BEMF可改善去卵巢大鼠腰椎和股骨的生物力学性能,增强抗骨折能力.
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脊柱微调手法治疗腰椎间盘突出症的腰背肌生物力学性能评价
目的:观察脊柱微调手法对腰椎间盘突出症患者腰背伸肌群生物力学性能的影响.方法:2008年8月-2011年4月,采用电脑随机数字表法,将65例腰椎间盘突出症患者随机分为治疗组(微调手法组)与对照组(牵引组),治疗组30例,牵引组30例,脱落5例.应用美国Biodex system-Ⅲ等速测试系统测试两组治疗前后腰背伸肌群生物力学性能.结果:治疗后二组患者视觉模拟评分(VAS)和Oswestry功能障碍指数(ODI)改善均有显著性意义(P＜ 0.001),微调手法组改善更加明显,优于牵引组(P＜0.05)；腰部肌群生物力学性能:两组治疗前峰力矩(PT)、平均功率(AP)、腰背屈/伸峰力矩比值(F/E)比较无显著性差异(P＞0.05)；治疗后PT(60°/s) 、AP(120°/s)比较,治疗组优于对照组(P＜0.05)；治疗组治疗前后PT、AP、F/E比较有显著性差异(P＜0.05).结论:脊柱微调手法治疗腰椎间盘突出症临床疗效显著,可以改善腰椎间盘突出症患者腰背伸肌群收缩力量、做功效率,改善腰部屈、伸肌群的协调能力,从而有利于恢复腰椎间盘突出症患者腰背伸肌的生物力学性能.
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电容耦合电场配合低频脉冲电磁场治疗去势大鼠骨质疏松的实验研究
目的:探讨电容耦合电场(CCPEF)配合低频脉冲电磁场(PEMFs)对去势大鼠骨质疏松的治疗效果.方法:选取3月龄的雌性SD大鼠50只,体重(250±20)g,随机分成5组:空白组,对照组,低频脉冲电磁场组(PEMFs),电容耦合电场组(CCPEF),电容耦合电场配合低频脉冲电磁场组(PEMFs+CCPEF).空白组进行假手术,其余4组制作动物模型.模型完成后4周进行治疗,空白组与对照组:不进行任何刺激;PEMFs组暴露在低频脉冲磁场(15Hz,0.4mT)中,8h/d,连续治疗12周;CCPEF组的刺激频率为1.5MHz,强度为20Vpp,每天1次,每次20min,每周5次,连续治疗11周.PEMFs+CCPEF组:同时进行PEMFs和CCPEF的暴露治疗.结果:从尿液和血液、子宫系数、生物力学性能数据看出,PEMFs组、CCPEF组、PEMFs+CCPEF组分别与对照组相比较,均具有显著性差异(P＜ 0.05);PEMFs+CCPEF组与PEMFs组、CCPEF组比较,除了Ca、P、ALP参数数据外,其他参数均具有显著性变化(P＜ 0.05).结论:电容耦合电场配合低频脉冲电磁场对骨质疏松具有良好的疗效且比其单一的治疗方式效果更佳.
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XOS综合运动训练反馈仪的应用
目前,用于运动功能检测及运动训练的方法很多,常用的测力方法除徒手肌力检查外,还包括一些简易肌力测定仪,如手握力计、腰背拉力计等,以及身体重力分布检测装置;常用的力量训练器械有拉力器、弹力带、哑铃、杠铃、综合力量训练器等.而运动协调、平衡、控制能力的检查及训练器械主要是凭借徒手操作及经验指导[1].近年来平衡检测反馈仪的应用使平衡功能的检测和训练水平提高[2,3].此外,等速肌力测试及等速肌力训练(cybex测力仪)是目前康复医学、运动医学研究的热点[4,5],但它也只限于肌力及关节稳定性各具体部位的评定及训练.到目前为止,国内外尚无一种集肌力、平衡、协调、控制能力于一体的综合运动检测、训练器械.XOS综合运动训练反馈仪是近两年来新研制的一种运动康复新技术设备,其设计考虑到神经、运动系统控制的作用[6],考虑整体与局部关系的生物力学性能,符合身体解剖生理和生物力学特征[7].XOS是该装置人体运动结构分布的象形字母.其中"X"指人体冠状面上下肢对称性支撑的运动结构分布,以便观察人体左右方向水平移动的运动学信息;"O"指人体矢状面以腰为中心,完成360°周期性旋转的运动结构分布,以便观察人体前后方向水平移动的运动学信息;"S"是指肢体活动带动脊柱自上而下产生的序贯性运动,即指人体各横断面产生的多米诺骨牌样蠕动,以便观察人体上下方向垂直移动的运动学信息.三者综合可以同时观察四肢与躯干综合运动时,人体控制整体和局部关系的三维空间运动信息,并将有关的信息反馈给操作者.
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下颈椎椎弓根螺钉徒手置钉技术及临床应用
颈椎椎弓根螺钉内固定是一种具有优越生物力学性能的颈椎后路内固定技术[1-2]，近年来逐步得到临床医生的认可，使部分颈椎疾患的治疗效果得以提高。但下颈椎椎弓根在解剖学上具特殊性，与颈脊髓、椎动脉及颈神经根相毗邻，手术风险及难度均较大。不少学者对计算机导航技术引导下的置钉及徒手置钉技术都进行了一些研究，取得了一些进展，但计算机导航系统价格昂贵，操作复杂，稳定性差；而由于颈椎椎弓根钉的徒手臵钉技术操作相对简单，安全性也能满足临床需要，本文重点介绍徒手置钉技术要点及临床应用。
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后交叉韧带重建中不同角度胫骨隧道的生物力学研究
目的 评价后交叉韧带重建中不同角度胫骨隧道对移植物生物力学性能的影响.方法 应用18具人体跟腱作为移植物重建后交叉韧带,分别建立与胫骨平台呈30°、40°、50°3组不同夹角的胫骨隧道,在胫骨隧道出口边缘与移植物之间放置压敏片计算压强值及试验前后隧道出口面积变化来评估磨损作用的大小、“锐角效应”的影响以及移植物循环载荷能力.结果 胫骨隧道与胫骨平台夹角50°时压强小、隧道出口面积扩大小.夹角减小压强增大、隧道出口面积的扩大增大,“锐角效应”增加,导致循环载荷能力下降.结论 增加胫骨隧道与胫骨平台的夹角,可以降低隧道出口处的压强,减少移植物磨损,增加疲劳力学性能.
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经皮椎体后凸成形术椎体扩张器的研究进展
经皮椎体后凸成形术(percutaneous kyphoplasty,PKP)作为治疗椎体压缩性骨折的脊柱微创技术在临床上得到了广泛应用.其原理是椎体内扩张复位技术,即经伤稚两侧椎弓根进入椎体内通过扩张实现塌陷椎体复位,再通过植入填充物,实现强化椎体、重建脊柱稳定结构及生物力学性能的目的.球囊椎体后凸成形术(balloon kyphoplasty,BKP)作为PKP的代表术式,其克服了传统保守治疗的不足,能够在短时间内通过扩张塌陷椎体使椎体高度得到恢复并矫正后凸畸形,从而起到稳定脊柱、缓解疼痛的作用,是目前为成熟的扩张复位方法.然而,随着
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椎弓根螺钉穿越胸椎管无神经并发症2例报告
椎弓根螺钉因其良好的生物力学性能和临床疗效在治疗脊柱侧凸中得到越来越广泛的应用.与传统的内固定相比,后路胸椎椎弓根螺钉固定强度更大,并能有效地矫正侧凸和椎体的旋转.但由于脊柱侧凸患者存在椎体旋转及椎弓根变形,使得胸椎椎弓根螺钉置入存在一定风险,误置入椎管可引起脊髓、神经损伤[1].文献报道胸椎椎弓根螺钉穿破椎弓根内壁无神经并发症的距离多在1.0～4.0mm之间[2-4],而椎弓根螺钉穿越胸椎椎管而无神经并发症者罕见,现报告2例如下.
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孔隙尺寸对多孔镍钛合金弹性模量及压缩强度的影响
目的 筛选生物力学相容性优良的颌骨内植入用多孔镍钛合金.方法 采用常规粉末烧结法制备不同孔径多孔镍钛合金,用金相显微镜观察孔隙形貌,万能试验机测定弹性模量及压缩强度.结果 金相显微镜下见孔隙主要由相互连通的大孔和微孔组成,试件孔径范围在(89.5 ± 45.4)～(735.0 ± 82.3)μm;弹性模量为(7.2 ± 0.3)～(9.2 ± 0.3)GPa,压缩强度值为(595.3 ± 41.4)～(889.1 ± 56.4)MPa;随着造孔剂粒径增加,材料孔径增大,力学性能呈下降趋势(P ＜ 0.05).结论 孔径对颌骨内植入用多孔镍钛合金弹性模量及压缩强度有影响,造孔剂为50 ～ 200 μm时,多孔镍钛合金压缩强度大,且弹性模量与颌骨骨质弹性模量接近,能够满足植入体力学性能的基本要求.
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人体颈部和腰部脊柱节段压缩生物力学性能研究
目的 获得颈部脊柱节段和腰部脊柱节段的生物力学参数,为力学环境中人体脊柱安全性评价及防护系统的设计提供依据.方法 分别对6例人体颈部脊柱节段和4例腰部脊柱节段进行压缩力学实验,获得整体节段的压力和变形关系曲线,通过分析得出整体节段的屈服压力、屈服变形和刚度等生物力学参数.结果 颈椎节段的平均屈服压力为2 267 N,平均屈服变形为12.6 mm,平均刚度系数为303.07 N/mm;腰椎节段的平均屈服压力为5 276 N,平均屈服变形为13.25 mm,平均刚度系数为633.52 N/mm.结论 腰部脊柱节段发生屈服破坏时的平均压力达到颈部脊柱节段的2倍以上,而平均屈服变形相当.
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力量训练对运动性骨骼肌损伤的影响及其机制研究
目的观察在不同张力下,离心收缩力量训练对骨骼肌组织结构、血清CK及生物力学特性的影响,研究运动性骨骼肌损伤与力学因素的内在联系.方法本文建立了一个活体大鼠骨骼肌力量训练及其生物力学性质的动态、定量测试模型,将 SD雄性大鼠的踝关节背伸肌群在两组不同外加载荷下,进行循环式离心力量训练.结果离心运动后即刻-14 d,大鼠骨骼肌的组织结构、血清CK及其力学性质变化在高张力组和低张力组之间的差异无统计学意义(P>0.05).结论离心收缩产生的高张力本身,并非是造成骨骼肌损伤的首要因素.
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不同强度运动和雌激素联合作用对去卵巢大鼠骨骼生物力学性能的影响
目的:探讨不同强度运动和雌激素联合作用对去卵巢大鼠骨骼生物力学性能的影响.方法:将80只成年雌性SD大鼠按体重随机分为基础对照组、假手术组、骨质疏松对照组、雌激素对照组、低强度运动组、低强度运动加雌激素组、中等强度运动组、中等强度运动加雌激素组、大强度运动组以及大强度运动加雌激素组,利用858 BIONIX生物力学检测系统测定8周实验后各组大鼠股骨颈大载荷、第2腰椎大凹入载荷和第3腰椎大压缩载荷.结果:(1)与假手术组比,骨质疏松对照组的股骨颈大载荷、第2腰椎大凹入载荷和第3腰椎大压缩载荷3项力学性能指标分别降低了50%、40%和27%(P＜0.05).(2)与骨质疏松对照组和雌激素对照组比,大鼠去卵巢后3种强度的单纯运动组和运动加雌激素联合组股骨颈大载荷均显著增加(P＜0.05),且随运动强度的增加而增加(P＜0.05);相同强度下,运动加雌激素联合组的股骨颈大载荷与单纯运动组无显著性差异.(3)单纯大强度运动组的第2腰椎大凹入载荷和第3腰椎大压缩载荷较骨质疏松对照组和雌激素对照组显著增加(P＜0.05);低强度运动加雌激素组第2腰椎大凹入载荷和第3腰椎大压缩载荷两项力学指标既显著高于单纯低强度运动组(P＜0.05),也显著高于雌激素对照组(P＜0.05).中等强度运动加雌激素组的第2腰椎大凹入载荷显著高于单纯中等强度运动组(P＜0.05)及雌激素对照组(P＜0.05).结论:单纯运动对力直接作用部位的力学性能--股骨颈大载荷的影响大于单纯补充雌激素,运动和雌激素无明显协同作用;对于非力直接作用部位的力学性能--第2腰椎大凹入载荷及第3腰椎大压缩载荷,运动和雌激素联合有一定的协同作用.
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协和妇产科创立协和式全盆底重建术
受国家 "十一五"科技项目、国家自然科学基金和卫生部行业科研专项基金等资助,北京协和医院妇产科朱兰教授、郎景和院士等开展盆底解剖临床应用研究,根据中国女性盆底支持结构的解剖学特点和生物力学性能,创立协和式全盆底重建手术和坐骨棘筋膜固定手术,更好地保障了女性盆底功能障碍性疾病手术的有效性和安全性,该研究得到国际认可并获多项奖励.
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手部肌腱粘连防治进展
人类日常生活和生产劳动过程中手外伤发生率较高，其中肌腱损伤及修复后容易发生粘连，严重影响手功能。近年来，肌腱愈合的内源性及外源性学说被学者们广泛接受。肌腱外源性愈合是肌腱粘连的主要原因，而肌腱内源性愈合可以促进愈合肌腱取得良好生物力学性能。因此在不影响肌腱愈合的前提下，减少粘连，恢复其滑动功能显得尤为重要。随着对肌腱修复愈合理论认识的深入，肌腱粘连的防治也由简单的手术处理发展到全程的立体综合治疗，贯穿了术前、术中、术后等多个环节。
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自攻型骨外固定器骨钉钻孔性能的生物力学研究
目的:探讨自攻型骨钉(以下简称骨钉)借助外固定器上的攻丝圆孔在松质骨和皮质骨上钻孔的生物力学性能.方法:采集8具新样成人尸体胫骨标本,制作骨折模型,以胫骨远、近骨折段的外固定钉间距p-p(25、50、75、100 mm)和中间的骨折断端间距g(0、10 mm),依照2×4析因分组方法,共分为9组,测定骨钉旋入松质骨或皮质骨并穿透对侧骨皮质的扭力(穿透力 F)、回弹力(G)和功耗(U)的大小,并行应力分析.结果:骨密度越高的骨质,螺钉旋入时力矩越大,反之,越小;用T字形套筒扳手可轻便地将骨钉旋入到骨质中并穿透对侧骨皮质.结论:骨钉对松质骨和皮质骨的钻孔扭力、回弹力和功耗存在差异,骨骼的骨密度(BMD)、个体差异等对骨钉钻孔的上述生物力学性能也存在差异;钉-钉间距的差异对上述生物力学性能无统计学意义(P＞0.05),骨断端间距的差异对上述生物力学性能也无统计学意义(P＞0.05).
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膝关节的生物力学性能简介(上)
人体关节的生物力学性能一直都是重要的科研课题之一,早期的研究多着重于正常关节的生物力学研究,然而考虑到关节老化或损伤的发生率日渐增加,严重者可能需要接受关节置换手术来恢复功能.因此,相关的生物力学研究逐渐着重在对关节元件的研究.
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下颌骨生物力学的研究进展
下颌骨参与组成牙、颌、关节系统,是语言及咀嚼活动的杠杆.无论功能和形态,都是全身复杂的骨骼之一.受到外部载荷作用时,会引起颌骨内应力和自身的形变,临床情况下,如牙种植体、或重建手术中,外力载荷于下颌骨,都将会影响颌骨的建模与重构.为了确定颌骨受力后的情况,首先要知道它的基本力学性质, 以下就其生物力学性能及研究进展作一综述.
