胫骨平台骨折生物力学研究进展

生物学固定概念的普及以及微创手术推广的同时,材料的生物力学研究仍是不同固定系统临床应用的基础.作者就胫骨平台骨折常用的内外固定器械,如松质骨螺钉、皮质骨螺钉、抗旋转螺钉、外侧支持钢板、内外侧双钢板、外侧支持钢板结合内侧抗旋转钢板、外固定支架等对不同类型胫骨平台骨折的生物力学研究进展进行综述.

一种骨种子细胞体外应力培养系统的建立

目的建立体外应力培养系统,观察应力刺激对骨种子细胞成骨分化的影响.方法选择具有明确成骨分化潜能的间充质干细胞(MSCs)作为种子细胞,以脱细胞骨基质为支架材料,以流体切应力作为对种子细胞的体外应力刺激,建立一种骨种子细胞体外三维应力培养系统--流动腔灌流体系,并利用该系统对MSCs的碱性磷酸酶(ALP)活性和骨钙素产物的影响进行评价.结果该系统可以明显促进ALP活性和骨钙素产物的表达,而细胞计数无明显改变.结论本系统为骨组织工程研究提供了一种有效的体外培养模型.

人颈椎前纵韧带生物力学特性实验研究

目的研究正常国人颈椎前纵韧带的生物力学特性,为临床提供生物力学参数.方法取正常国人8具新鲜尸体颈椎C1-C4、C4-T1不同节段前纵韧带在Shimadzu AUTOGRAPH电子万能试验机上进行单向拉伸实验研究.结果得出了前纵韧带C1-C4、C4-T1段的拉伸破坏载荷、伸长比、Lagrange张应力、Lagrange张应变、Euler应力、弹性模量等数据.对应力、应变数据以小二乘法进行拟合,得出颈椎前纵韧带C1-C4、C4-T1段的应力应变关系表达式及曲线.结论前纵韧带C1-C4段应力大于C4-T1段,前纵韧带C1-C4、C4-T1应变差异不显著,C4-T1段前纵韧带弹性模量大于C1-C4段前纵韧带.

中医推拿和血液动力学

目的建立血液动力学模型研究解释中医推拿摆动类手法(通法和振法)的机制.方法用脉动血流通过有轴向运动缓变狭窄血管的模型模拟掖法.控制血流的基本方程是Navier-Stokes方程.用组织压动态变化对毛细血管和组织物质交换产生影响的模型模拟振法.毛细血管血流服从Stokes方程,边界条件满足Starling定律,组织压随振法发生动态变化.结果实试法时,动脉血流速发生变化,平均血流量增加;实施振法时,毛细血管内血液表观粘度减少.结论以上结果可用以解释中医推拿摆动类手法(攘法和振法)的"活血化瘀"机制.

碳酸化羟基磷灰石-骨界面的生物力学和组织学研究

目的新型骨缺损修复材料碳酸化羟基磷灰石水泥(CHC)植入骨内,检测不同时间CHC-骨界面的生物力学和组织学变化.方法成年雄性杂种犬股骨远端制备分离动物模型,实验组植入CHC,对照组植入聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA),观察术后不同时间植入材料-骨界面组织学和生物力学的变化.结果随实验时间的延长,实验组界面结合强度逐渐升高,16周时达到281N,而对照组界面结合强度则逐渐降低.组织学观察表明随实验时间延长,实验组界面CHC逐渐降解,并且新骨逐渐长入,对照组界面形成纤维组织.结论CHC生物相容性良好,能够与骨直接结合并逐渐整合为一体,界面结合力随时间延长逐渐升高.

左心室与血管耦合的动力学模型

目的采用一种新的左心室-体循环耦合方法来验证作者自己的假设:射血始停时刻是耦合的结果,而非耦合的参数.耦合通过影响射血开始时刻t1和停止时刻t2对动脉的血压和流量产生影响.方法采用三弹性腔九元件模型模拟体循环,E(t)模型描述左心室,利用小输出功率原理进行耦合,并在耦合中引入射血始停时刻.结果新方法下得到跟射血期实验结果更为吻合的数值结果.t1,t2很好的解释了血压和流量与其他变量的关系.结论t1,t2是耦合的结果,它们在心室血管耦合中具有重要的作用.

分叉与网状血管中血流的一种计算机模拟分析

目的用一种可视化模拟计算工具来模拟分析分叉与网状血管的血流.方法采用有限元技术和JAVA语言编制程序用于计算典型的分叉与网状血管模型.结果模拟计算人脑Willis环的血流与文献结果一致,表明用该方法能直观地建立血管模型,输入血管参数和边界条件,结果可通过图形显示或直接输出数据,为基础研究和临床应用提供参考依据.结论这种方法可以方便地建立、修改模型来模拟心血管系统的非正常情况,比如低血压、高血压、血栓、出血等.

预拉力对腘绳肌腱结嵌压法重建前交叉韧带固定强度的影响

目的探讨预拉力对腘绳肌腱结嵌压固定方法重建前交叉韧带稳定性的影响.方法18只新鲜冷冻猪膝关节离断后用阶梯形钻头成型股骨隧道为倒置的酒瓶状,自体腘绳肌腱打结后呈双股穿过并嵌压在瓶颈口,实验分三组,分别以50N、100N及200N拉力预拉三次.在生物材料实验机上进行拔出实验.结果50N预拉组,400N位移高于其他两组,抗拉刚度低于另两组(P＜0.01),大载荷与100N预拉组没有显著性差异(P＞0.05),但高于200N预拉组(P＜0.01);100N预拉组与200N预拉组只在大载荷上有显著性差异(P＜0.01),在400N位移及抗拉刚度上两组没有显著性差异(P＞0.05).结论腘绳肌腱结嵌压固定前给予不同的预拉力,对破坏载荷、位移及抗拉刚度均产生不同影响;预拉力在100N至200N时,抗拉刚度明显提高,且对大载荷无明显影响.

掷标枪运动后用力阶段的计算机解析

目的编制运动序列解析程序,并通过该程序得到有关运动过程中的一些重要参数.方法通过理论分析把人体简化为一个由15个刚体组成的多刚体系统:使用高速摄影机拍摄了运动员在后用力阶段标枪投掷的实际过程.结果得到了运动员在后用力阶段的序列图像,并生成人体运动棍棒图,给出了各关节的运动参数(包括:速度、加速度以及重心位置等).结论该程序基本实现了预定目标,可使用其进行标枪投掷运动的解析,获得标枪运动员的重要投掷参数.

人体跟骨冲击损伤的生物力学研究

目的探讨人体跟骨在冲击载荷作用下跟骨损伤的机制,为指导临床手术、固定和康复服务.方法建立跟骨动力学实验模型,采集20例新鲜人体尸跟骨标本,进行冲击实验.结果根据实验结果,得到了高速冲击载荷作用下人体跟骨的动态冲击响应,测量了人体跟骨冲击动力学性质,跟骨压缩性应变形成的粉碎性骨折.结论结果表明有必要建立人体跟骨损伤标准,包括跟骨生物力学冲击响应、骨粘弹性性质、决定伤害容限,评估损伤防护体系.

大鼠肝内型门脉高压症形成中门静脉力学性质的变化

目的观察大鼠肝内型门脉高压症形成中门静脉零应力状态及轴向拉伸时张应力-伸长比关系的动态变化,探讨门静脉生物力学特性的变化在门脉高压症形成中的作用.方法以60%四氯化碳(CCl4)皮下注射法制备肝内型门脉高压症大鼠模型,采用生物力学技术测定CCl4注射第2、4、6、8、10周大鼠门静脉零应力状态张开角和轴向拉伸时张应力-伸长比关系,并同步监测大鼠门静脉压力(PVP)、门静脉流量(PVF)、平均动脉压(MAP)、门静脉阻力(PVR)和内脏血管阻力(SVR)等血液动力学指标的动态变化.结果随着CCl4注射时间的延长,实验组大鼠的血液动力学指标发生了显著的变化.与之相对应,大鼠门静脉张开角及轴向拉伸参数b亦逐渐增大,从注射第10周起与对照组相比具有统计学差异(P＜0.05).结论门脉高压症大鼠存在高动力循环状态(HCS).HCS可引起门静脉血管生物力学特性的变化.

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用于分析(牙合)面形态与颞下颌关节生物力学关系的三维有限元模型的建立

目的为研究(牙合)面形态变化对颞下颌关节应力影响的规律,建立包括下颌牙列(牙合)面形态及双侧髁突的三维有限元模型.方法尸头1具,平行于眶耳平面作CT扫描,获取下颌骨几何参数;取石膏模型,以三维扫描仪对牙列(牙合)面扫描(精度0.5mm);将石膏模型参数与CT参数换算到同一坐标系下,在髁突上方设均厚类关节盘,关节盘顶及下颌角作约束设计,经划分网格生成有限元模型.结果建立了包括双侧髁突、类关节盘及下颌牙列在内的用于分析咬合与颞下颌关节关系的三维有限元模型.结论采用本方法可建立研究(牙合)面形态与颞下颌关节应力关系的三维有限元模型.

基于标准X线片的定制型股骨柄的设计与加工

目的研究基于标准X线片的定制型股骨柄设计与加工的方法.方法开发设计假体的软件,其中包括X线片的扫描,股骨腔的获得,假体设计,匹配程度分析,以及绘制二维加工图.利用CAM技术,可以加工设计出所需要的假体.结果在普通机床上加工出股骨柄假体,临床反映股骨柄假体与患者股骨骨髓腔匹配较好.结论临床结果以及理论分析均表明本文介绍的设计与加工股骨柄假体的方法切实可行.