医用生物力学杂志
Journal of Medical Biomechanics
- 主管单位： 中华人民共和国教育部
- 主办单位： 上海交通大学
- 影响因子： 0.85
- 审稿时间： 1-3个月
- 国际刊号： 1004-7220
- 国内刊号： 31-1624/R
- 论文标题 期刊级别 审稿状态
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腰椎后路非融合技术生物力学研究进展
为避免融合术后相邻节段退变的问题,腰椎后路非融合技术相继出现并得到快速发展,但在临床应用时间较短,相关基础研究尚不充分.本文总结了当前对腰椎后路非融合固定器械的生物力学评价,包括其对腰椎的活动度、椎间盘内压力、腰椎小关节的影响,以及相应的生物力学研究方法,指出后路非融合技术可以用于治疗退变性腰椎疾患,有着很好的发展前景.同时,还有很多方面需要进一步深入研究的问题.
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磷酸钙强化椎弓根螺钉的动态生物力学研究
目的 研究磷酸钙骨水泥强化椎弓根螺钉后生物力学强度的体内动态变化.方法 成年雌性绵羊12只,年龄4～6岁,体重33-45 kg.经L1～L6椎体双侧椎弓根分直接植入、CPC强化和PMMA强化3种植钉方法植入椎弓螺钉,每只动物体内植钉方法按平衡不完全随机进行分配,每种方法各植4枚.植钉后动物被随机分配至术后1 d,4 w,12 w和24 w4个观察时间点,每点3只.在观察点获取植钉腰椎标本,测定螺钉的轴向拔出力和拔出能量吸收值,对相同时间点各植钉方法之间和同一植钉方法各时间点之间的指标对比分析.结果 4个观察时间点动物的骨密度分别为:(0.923±0.082)g/cm~2,(0.910±0.098)g/cm~2,(0.952±0.123)g/cm~2和(0.912±0.126)g/cm~2,组间均未见显著差异(P>0.05);在术后1d,4w,12w和24w 4个观察时间点CPC强化组的大轴向拔出力(F_(max))依次为:(893.13±63.91)N,(916.50±109.88)N,(1 022.04±73.85)N和(1 104.91±112.33)N;拔出能量吸收值(EAV)与相应的Fmax呈正相关(P<0.001).同一方法各时间点内的F_(max)和EAV均无显著性差异(P>0.28).相同时间点,CPC强化组的F_(max)和EAV均显著高于对照组(P<0.001).另外,除24周的EAV二者无差异(P<0.18)外,PMMA强化组两项指标均高于CPC强化组(P<0.003).结论 用CPC强化能显著提高椎弓根螺钉的固定强度,且强化作用在体内是动态稳定的;在椎弓根螺钉强化方面,CPC是PMMA理想的替代材料.
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部分足截肢手术部位对步态的影响
目的 部分足截肢手术是临床截肢手术中常见的截肢类型,跖趾关节部位、跖骨部位和Lisfrane关节部位是PFA典型的3种截肢平面,分析经这些平面的部分足截肢对步态的影响,将有助于相关辅具的设计和评价.方法 采用Footscan平板式足底压力测试系统和Optotrak三维运动分析系统,以跨步长、步频、步速、足底各区域的峰值压力、冲量、接触时间、接触面积为特征参量,对这3种截肢平面患者进行了步态分析.结果 分析结果表明,3种不同足部截肢平面中,残足越短,跨步长越小,双足承重时间差越明显;MTP的峰值压力丰要在跖骨处和足跟处,TMA和Lisfrane的峰值压力集中在足中部和足跟处.结论 推断在设计和评价不同足部截肢平面的相关辅具时,不同截肢平面辅具有相应差异.
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IL-8刺激L-选择素水解断裂对细胞膜拓扑结构和刚度的影响
目的 研究IL-8刺激所致的L-选择素水解断裂是否会引起细胞膜结构和刚度的变化,进而影响L广选择素-配体的反应动力学.方法 分别用IL-8、TAPI-0+IL-8和TAPI-0处理本构表达L-选择素的Jurkat细胞,用以构建L-选择素水解断裂、阻断水解断裂和阻断剂对照的细胞-分子模型.采用扫描电镜观察其表面拓扑结构,采用微管吸吮方法测量其刚度.结果 与正常组相比,水解断裂组和阻断水解断裂组细胞微绒毛减少、表面趋于光滑,而阻断剂对照组则无明显变化;无论是水解断裂组,阻断水解断裂组还是阻断剂对照组,细胞膜刚度与正常组相比均无显著性差异.结论 IL-8刺激所致L-选择素水解断裂会引发细胞膜拓扑结构的变化,进而影响L一选择素一配体反应动力学的变化;而细胞膜刚度未见明显变化,表明载体刚度不是水解断裂引发L-选择素-配体反应动力学变化的因索.
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生理脉动流模拟系统设计与仿真
目的 为了给体外血管组织培养提供生理脉动环境,实现血管组织培养装置中压力、流量接近生理脉动变化,简化循环液路系统参数设定,建立一个压力流量可调的血管组织培养装置.方法 在血流动力学研究基础上,构建生理脉动流系统混合参数模型及其模拟电路网络,运用Matlab Simulink/GUI仿真电路模型,通过仿真出的器件参数指导脉动流装置的设计.结果 利用电路仿真模拟了脉动流循环系统,在仿真和实验中实现了生理脉动压力和流量,并完成了实验装置的设计与制作.结论 电路系统仿真应用于体外脉动流循环系统的构建,可以简化血管组织培养装置的设计,指导系统调节.
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天然与人工关节中的摩擦学问题
对当前国内外有关天然和人工关节摩擦学的研究工作进行了简要的综述,包括:摩擦学的起源与定义,以及人体生物摩擦学研究的内容;关节润滑分析;MOP、MOM、COC人工关节磨损寿命研究;天然软骨的摩擦学研究;人工关节与宿主骨结合界面的微动摩擦学研究;人工滑液的研究等.文中重点列举了中国关节摩擦学研究者的成果.
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应用于关节置换术的高性能氧化铝基复合陶瓷的材料特性和使用寿命
目的 研究用于外科手术的一种新型陶瓷复合材料的增加机理,材料特性和使用寿命.方法 分析材料的微显微结构和增加机理的模型.测量和讨论有关标准试样和人工关节组件的力学试验.分析在模拟热环境老化和循环疲劳试验条件下的使用寿命试验.结果 由于对这种新型陶瓷复合材料相变增韧作用,所以它的强度和韧性都高于标准的氧化铝材料.这种新型材料的高强度特性提高了人工关节组件的可靠性.结论 与单纯的氧化锆材料相比,这种陶瓷复合材料进一步解决在热环境下老化的问题.即使在温度高达134℃的水蒸气和循环加载的极端复合条件下,它也没有降低材料的性能.
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人体膝关节动态有限元模型及其在TKR中的应用
目的 研究膝关节高屈曲活动下运动和应力等的动态特征.为膝关节生物摩擦学研究提供相对运动和应力分布等生物力学数据.方法 建立包括人体主要骨与软组织的全膝关节置换前后的膝关节的动态有限元模型,对天然及全膝置换后膝关节下蹲运动和接触应力分布进行分析,并与相应的尸体实验的结果进行验证分析.结果 通过有限元分析,获得高屈曲膝关节的三维相对运动参数,胫股关节和髌股关节的接触位置和应力等动态力学参数.有限元分析结果表明,分别在膝关节过伸和高屈曲时,在胫骨高分子聚乙烯平台的胫骨平台轮柱和平台前部的交界处、胫骨平台内后方和轮柱后部3个区域发生较高的接触应力.这些也正是假体发生较高磨损率的区域.结论 所建立的有限元模型能够对于膝关节下蹲动作的运动、接触等力学行为进行评估,为临床膝关节全膝置换术、膝关节假体的摩擦学研究及其膝关节假体设计提供有力的分析工具.
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人工关节改性材料的生物摩擦学研究
目的 研究不同人工关节材料的改性技术及生物摩擦学性能,为新型人工关节设计提供可靠的技术与理论基础.方法 选用表面渗碳、微弧氧化和氮离子注入技术对钛合金表面进行改性,提高其耐磨损性能;超高分子量聚乙烯采用填充改性技术,制备了UHMWPE/BHA、UHMWPE/NC和UHMWPE/VE复合材料,通过提高UHMWPE关节假体的承载能力和蠕变抗力,降低其磨损率.结果 (1)钛合金的表面改性可获得结合性能良好的表面陶瓷层,可有效提高钛合金的耐磨损性能.(2)超高分子量聚乙烯的填充改性,可获得耐磨损性能良好的关节复合材料,有效减少超高分子量聚乙烯磨损颗粒的产生并降低其磨损颗粒引起的生物学反应.
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基于正交试验的复合型人工滑液摩擦学研究
目的 研究复合滑液透明质酸钠、白蛋白和阿仑磷酸钠3种主要成份对于金属对金属材料界面的润滑性能,为其在关节润滑中的应用提供依据.方法 采用正交试验设计对复合滑液进行配比,借助四球摩擦磨损试验机、黏度测试仪以及光学显微镜,研究了其相应的摩擦学表现.结果 (1)透明质酸钠对滑液的减摩、抗磨以及黏度性能影响大;(2)由于潜在电化学反应的影响,滑液的抗磨能力并非随白蛋白含量的增加而增加;(3)高含量的治疗性成份阿仑磷酸钠表现出更好的润滑性能.结论 复合滑液部分还原了天然关节液的作用,并具有较好的润滑性能.
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载阿仑膦酸钠超高分子量聚乙烯力学性能研究
目的 通过研究载阿仑膦酸钠(ALN)超高分子量聚乙烯(UHMWPE)力学性能,探索载药UHMWPE作为人工关节材料应用的潜能.方法 通过热压研制载药质量分数分别为0.25%、0.5%、0.75%和1%的UHMWPE试样作为实验组,未载药UHMWPE作为对照组,分别进行拉伸力学性能测试,小冲杆测试,表面显微硬度测试以及差示扫描量热法(DSC),X射线衍射(XRD)检测.结果 加入阿仑膦酸钠对UHMWPE的屈服性能如弹性模量、屈服强度和表面硬度等没有显著影响,但导致UHMWPE的拉伸强度、断裂伸长率和冲击破坏功下降;降低药物浓度时,可减小UHMWPE力学性能的下降;DSC结果表明,药物导致UHMwPE的结晶度下降;XRD结果表明,药物对UHMWPE晶体结构没有影响.结论 当阿仑膦酸钠浓度低于0.25%时,可制备与对照组力学性能无显著性差异的载药UHMWPE.阿仑膦酸钠导致UHMWPE结晶度的下降是导致其力学性能下降的主要因素.
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γ射线辐照交联PVA水凝胶关节软骨修复材料的结构与性能研究
目的 研究制备工艺对γ射线辐照交联PVA水凝胶关节软骨修复材料的结构与摩擦学性能的影响,为其在关节软骨损伤修复领域的应用提供理论基础.方法 采用冷冻解冻和辐照交联相结合的方法制备聚乙烯醇(PVA)水凝胶,研究其微观形貌、含水量及与自然软骨配副的摩擦学性能.结果 (1)微观结构的观察表明,制备的PVA水凝胶具有三维多孔网络结构,辐照交联使得网络结构更加致密和完善;(2)水凝胶的含水量随着辐照剂量和PVA浓度的增加而减小;(3)在往复式销-盘摩擦磨损试验机上,研究本水凝胶材料与自然关节软骨配副时的摩擦学性能,结果表明,摩擦的起始阶段,双相润滑机制其主导作用,载荷主要由水凝胶中的液体相所承担,摩擦系数较小,随着载荷作用时间的延长,固体相所承受载荷的比例相对增高,摩擦系数渐渐增大且趋于稳定,润滑机制转为边界润滑.摩擦系数随着辐照剂量和PVA浓度的增加而减小.
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一种使用非球面髋臼的金属-金属髋关节假体的时变弹流润滑分析
目的 研究使用Alpharabola型髋臼的新型髋关节假体在实际步态条件下的弹性流体动力润滑(弹流)性能.方法 建立了该新型髋关节假体的非稳态EHL模型.用ISO规定的动载运动条件表示一个常态的步态.利用多重网格技术,求解球坐标系下的雷诺方程、膜厚方程和载荷方程以获得完全数值解.结果 分析了一个收敛的步态中润滑油膜形状和压力分布的详细变化.研究了参数α对中心膜厚、小膜厚和中心压力的准稳态和非稳态解的影响.比较了相同参数α的准稳态解和非稳态解.在非稳态和准稳态条件下,比较了Alpharabola型髋关节假体和球形髋关节假体的润滑性能.结论 结果发现,在实际步态条件下,挤压膜效应和非球形髋臼表面两者都能显著提高润滑性能,即能够使油膜增厚,大压力减小.和球形人工髋关节相比,Alpharabola型金属-金属人工髋关节更能得益于全膜流体润滑.
| 年 | 期数 |
| 2018 | 01 02 03 04 05 |
| 2017 | 01 02 03 05 06 |
| 2016 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2015 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2014 | 01 02 03 05 06 |
| 2013 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2012 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2011 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2010 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2009 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2008 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2007 | 01 02 03 04 |
| 2006 | 01 02 03 04 |
| 2005 | 01 02 03 04 |
| 2004 | 01 02 03 04 |
| 2003 | 01 02 03 04 z1 |
| 2002 | 01 02 03 04 |
| 2001 | 01 02 03 04 |
| 2000 | 01 02 03 04 |
