腘腓韧带的形态学研究及生物力学分析

膝关节后外侧区有着复杂的解剖结构,后外侧区的损伤可导致膝关节后外侧旋转不稳定.本文综述了膝关节后外侧区结构之一的腘腓韧带的形成机制、形态学和生物力学研究进展及存在的问题.

膝关节韧带的生物力学研究进展

膝关节韧带的生物力学是近年来研究的热点之一,力学刺激对调控韧带功能、韧带组织愈合和重建有着重要的作用,作者从膝关节韧带的结构、力学与生化特点、愈合与重建、施加应力与制动对韧带的影响、应力对韧带细胞分化的影响和前交叉韧带与内侧副韧带的对比研究等方面综述了近年来的一些研究进展.

医用连续碳纤维增强聚烯烃复合材料的生物力学特性测试

目的通过对医用连续碳纤维增强聚烯烃复合材料的生物力学测试,了解其作为硬组织修复材料的力学性能.方法对25根连续碳纤维增强聚烯烃复合材料棒进行拉伸、压缩、弯曲及剪切性能测试,得出该材料的大载荷、极限强度、弹性模量、泊松比及延伸率.结果极限强度中,拉伸强度(561.11±14.24)MPa,压缩强度(341.91±1.71)MPa,弯曲强度(715.86±19.26)MPa,剪切强度(58.20±15.28)MPa.弹性模量(弯曲)(43.33±1.17)GPa;泊松比0.314±0.005;延伸率(18.20±0.55)%.结论医用连续碳纤维增强聚烯烃复合材料具有良好的生物力学特性,能满足硬组织修复的生物力学要求.

人耳蜗基底膜模型的动力特性有限元数值模拟

目的采用有限元模拟,建立人耳蜗基底膜模型,研究耳蜗结构的动力响应.方法应用有限元方法,利用大型有限分析软件ANSYS求解基底膜简化模型的模态.结果得到了模型上不同部位产生大振幅时对应的振动频率.结论频率不同时,行波传播的远近和大行波的出现部位不同.振动频率愈低,大行波振幅出现的部位愈靠近基底膜顶部;相反地,高频率声音引起的基底膜振动,只局限于卵圆窗附近.从一个新的角度验证了行波理论.

黄韧带致压颈脊髓的生物力学实验研究

目的观察不同姿势下黄韧带致压颈脊髓时,不同压缩比和不同压缩面积与硬膜囊前后方压力变化的关系.方法 C4-C5间钻圆形骨孔,设计一致压棒穿过该骨孔来模拟黄韧带突出物的致压作用.大压缩比为椎管前后径的60%.同时用压力传感器通过前方开孔记录前方压力变化,改变颈椎姿势后重复实验.结果当压缩比较小时(10%～20%),压缩力在左弯(30°)时大,当压缩比较大时(50%～60%),压缩力在前屈(30°)时大.前方测得的压力大约是后方压力的27.8%,且随着压缩头直径的增大而增大.结论硬膜囊上所受的压力同压缩比、压缩头直径以及颈椎姿势关系密切.已受压的颈脊髓在全前屈及全后伸运动中更容易受到伤害.

舟月骨间韧带分级切断对舟月间距的影响

目的了解舟月骨间韧带(SLIL)分级切断与舟月间距之间的关系,对SLIL各亚区在维持正常舟月骨位置关系中所起的作用进行评价,为临床上舟月骨分离的诊断提供参考.方法取新鲜冰冻上肢标本12具,以亚区为单位对SLIL进行分级切断,标本分为正常组、断SLIL近侧组、断SLIL近+背侧组、断SLIL近+掌侧组、SLIL全断组;分别在腕关节处于应力位及非应力位、中立位与尺偏位时拍摄腕部X线片,测量各组标本舟月间隙宽度的变化.结果在各种拍摄条件下,切断SLIL近侧亚区对舟月间隙均未产生明显的影响;切断SLIL近+背侧亚区组、切断SLIL近+掌侧亚区组舟月间隙有所增宽,但没有统计学差异;在SLIL全切断组,舟月间隙增宽较为明显(P＜0.05).在切断SLIL近+背侧亚区组、切断SLIL近+掌侧亚区组及SLIL全切断组,对腕关节施以轴向100N的压力会使舟月间隙增宽更为明显,其中以SLIL全切断组增宽为明显(P＜0.01);与中立位比较,腕处于尺偏位时可使舟月间隙更宽,但并没有明显的差异(P＞0.05).结论 SLIL近侧部分在维持正常舟月间距上不起关键作用;SLIL切断范围较大时,在腕部处于应力位时拍摄的X线片上可以更容易发现舟月间隙的异常,对舟月骨分离的诊断有一定的应用价值.

骨性关节炎对膝关节软骨力学性质影响的实验研究

目的研究正常国人新鲜尸体膝关节软骨和骨性关节炎膝关节软骨的生物力学性质,为临床提供生物力学参数.方法取正常和病变的膝关节软骨在Shimadzu AUTOGRAPH电子万能试验机上进行一维拉伸实验.结果得出了关节软骨大载荷、伸长比、应力、应变等数据;用小二乘法处理应力-应变数据,得出了其应力-应变关系表达式,拟合出了应力-应变曲线.结论病变组各项力学性质指标均明显低于正常组.

椎弓根螺钉在骨矿量下降椎体中应用的生物力学研究

目的通过对5种不同型号椎弓根螺钉(U1、U2、SF、SF2、RF)在脊柱标本中内固定稳定性的生物力学测试,探讨螺钉设计参数、拧紧力矩同骨密度之间的关系,为临床骨质疏松患者应用椎弓根螺钉提供理论依据.方法采集腰椎标本6具,按骨密度ρ分正常组(ρ＞1.00g/cm2)、骨矿量下降组(0.90g/m2＜ρ＜1.00g/cm2)和骨质疏松组(ρ＜0.90g/cm2),应用WD-10A万能实验机,测定不同骨密度下螺钉设计参数、拧紧力矩等对椎弓根螺钉内固定稳定性的影响.结果 5种不同型号椎弓根螺钉(U1、U2、SF1、SF2、RF)固定的脊柱标本,其拔出力之间存在显著性差异(P＜0.05).骨密度的大小直接影响螺钉内固定的强度(以拔出力的大小衡量),正常组、骨矿量下降组与骨质疏松组之间存在着显著性差异(P＜0.05).椎弓根螺钉内固定的强度与拧紧力矩大小存在正相关关系,与骨密度也存在正相关(r=0.936).在骨矿量相对下降的标本中,5种螺钉中U2的拔出力大.结论螺钉的类型、被固定标本的骨密度同固定的稳定性密切相关.骨密度与大拔出力、拧紧力矩具有正相关性."U"型钉在对骨矿量下降标本的固定中具有一定优势.

髋臼发育不良性髋关节的三维有限元非线性接触压力分析

目的从生物力学角度探讨髋臼覆盖程度(CE角)在髋臼发育不良引起的髋关节继发性骨关节炎中的作用.方法建立正常、髋臼发育不良及髋臼过渡覆盖的髋关节三维有限元模型,应用非线性接触压力分析方法,观察髋臼发育不良性髋关节的关节软骨接触压力及软骨下骨应力分布.结果在所有的模型中,接触压力及应力均发生在股骨头上部及与其相对应的髋臼顶穹部.在髋臼发育不良的模型中,另有过度不正常的接触压力发生在髋臼的后上缘区域.随着CE角的减小,接触压力和峰应力明显增高,接触面积下降.当CE角大于30°,压力分布类型及接触压力和峰应力改变不明显.结论髋臼覆盖程度降低所导致的生物力学改变在髋关节继发性骨关节炎中起重要作用.

寰椎骨折的生物力学分析

目的采用有限元方法,预测寰椎在不同位置条件下寰椎应力的分布,并以此推断可能出现的寰椎骨折类型.方法构建寰椎三维骨性结构,分析寰椎在中立、屈曲、后伸三种位置下应力分布状况.结果寰椎高应力在中立位时,出现在寰椎前部和双侧椎弓根;屈曲位时,分布在寰椎前部;后伸位时,存在寰椎前弓和双侧椎弓根.结论寰椎前弓和前结节交界处、前弓和侧块交界处、后弓和侧块交界处、后弓和后结节交界处是应力较为集中的部位,也是寰椎骨折容易发生的部位.骨折部位和骨折类型与寰椎损伤时所处的位置、寰椎几何形状、外力的方向以及寰椎的力学特征密切相关.

双凤尾钢板植骨内固定治疗胸腰椎爆裂骨折的生物力学测试

目的对双凤尾钢板治疗胸腰椎爆裂骨折进行生物力学评价和临床应用观察.方法取成年男性尸体脊柱标本(T12-L2),制成8具L1椎体爆裂骨折模型.按实际手术方法放置双凤尾钢板.对试件分别进行轴向和弯曲扭转加载测试.临床观察应用双凤尾钢板治疗胸腰椎爆裂骨折的效果.结果压缩实验和弯曲扭转实验中,各点应变值与载荷均呈线性关系.当轴向载荷达到600N或扭矩达到600N·cm时,这种线性关系未改变.弯扭矩与模型两端之间相对扭转角的增加呈线性关系.弯扭矩达到600 N·cm时,扭转角只有6.26°.临床观察表明双凤尾钢板固定可靠.结论双凤尾钢板固定具有良好的稳定性,表现出高弹性,符合生物学固定的原则.值得临床推广应用.

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《医用生物力学》杂志重要启事

基于CAD软件的髋臼骨形态三维结构重建

目的利用髋臼轮廓的三维数据值重建髋臼骨形态,并能对其解剖结构进行定量测量.方法选取成人髋臼标本,通过CT扫描、图像边界处理和定标,利用CAD软件直接拟合出髋臼骨形态.结果重建的髋臼能客观反映髋臼真实解剖形态.结论以CT二维图像为依据,采用CAD软件,能准确地进行髋臼的重建,为髋臼的形态学研究提供了一种可行的方法.

计算机辅助组织工程:概况、范围和挑战(第一部分)

计算机辅助技术结合生物学、工程学和信息科学在组织工程中应用已发展成一个崭新领域--计算机辅助组织工程(CATE).这一新出现领域包括针对生物组织和器官替代物设计、仿真和制造的计算机辅助设计(CAD)、影像处理、建模的任意实体加工(SFF)和制造.本文就此领域的一些突出进展进行综述、介绍,尤其着重在计算机辅助组织建模、计算机辅助组织信息学和计算机辅助组织支架设计和加工三个方面.并特别从高分辨率非侵入性成像、基于影像的三维重建和基于CAD的组织模型重建技术的几个方面入手,对CATE建模发展的方法学进行了讨论.也将对组织工程中SFF技术的新进展、生物蓝图模型对细胞及器官三维喷印的应用进行介绍.