姜黄素减轻小鼠深部组织压力性损伤

目的评价姜黄素(Cur)对缺血-再灌注所致小鼠深部组织压力性损伤(DTPI)创面愈合的影响。方法将小鼠随机分为对照组(Con)、模型组(Mod)、姜黄素4和8 mg/kg干预组(Cur 4,Cur 8),每组10只。磁铁压迫法构建深部组织损伤模型,每隔48 h于创面注射姜黄素,拍照观察伤口愈合情况。HE染色观察伤口愈合病理改变,realtime PCR检测肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素-6(IL-6)、白介素-10(IL-10)、血管内皮生长因子(VEGF-α)、转化生长因子-β(TGF-β)的mRNA表达;Western blot检测VEGF-α、TGF-β、Stat3、p-Stat3蛋白的表达。结果与对照组相比,模型组伤口逐渐恶化,病理学改变明显。与模型组相比,Cur 8组伤口愈合明显加快(P<0.05);Cur 8组炎性细胞浸润减少,新生血管密度增多。Cur 8组TNF-α、IL-6的mRNA表达量均低于模型组,IL-10、VEGF-α和TGF-β表达量均高于模型组(P<0.05);Cur 8组VEGF-α、TGF-β、p-Stat3蛋白表达水平均高于模型组(P<0.05)。结论姜黄素可减轻小鼠缺血-再灌注所致的DTPI,其机制可能与抑制炎性反应及促进血管再生有关。     

人体坐姿上肢不同拉力负荷时足底的压力分布

背景：足底压力测量技术已广泛应用于生物力学的步态研究,但多数研究都集中在正常行走或穿各种鞋时的步态时间特征和足底压力分布方面。 目的：探讨人体坐姿条件下上肢在不同拉力负荷过程中足底压力分布的特征。 方法：应用Seat 16/53 mFLEX足底压力测试系统记录40名健康受试者以坐姿在不同拉力负荷条件下的足底压力分布信号,分析在30%,50%,80%,100%最大随意肌力的拉力负荷下,不同年龄及不同性别受试者足底压力的分布。 结果与结论：在不同的拉力负荷下,青年组男性受试者的足底压力值明显大于女性(P < 0.05),而中年组男性和女性的足底压力值间差异无显著性意义(P> 0.05)。同时,所有受试者均表现出左右足底受力不均一的现象。其中,青年组男性右脚足底压力明显小于左脚,而青年组女性均显示出右脚足底压力大于左脚的情况(P< 0.05)。中年组男性和女性左脚的足底压力在30%~80%最大随意肌力拉力负荷下变化不大,但在100%最大随意肌力拉力负荷下明显减小(P < 0.05)。说明年龄和性别对不同拉力负荷下人体足底压力均有影响。     

组织损伤修复中的生物力学问题

生物力学对损伤组织修复的影响及调控研究方兴未艾。组织修复与再生医学的发展为生物力学的研究提供了新平台,而生物力学则成为推动组织修复与再生医学发展的重要因素。对《医用生物力学》2016年第5期发表的"生物力学与组织修复"专栏论文进行简要的分析、述评,同时对该领域的研究进行回顾和展望。     

三种材质床垫对人体骶尾部早期压力性损伤的影响

背景：减轻骶尾部压力是预防骶尾部早期压力性损伤的最直接有效的方法,目前市场上材料多种多样,但是对于临床正确选用减压床垫的证据仍有不足。目的：测量健康人持续平卧于3种材质床垫在不同时段骶尾部的压力值、骶尾部皮肤温度值以及皮肤颜色改变,旨在探索一种减压效果较优的医用床垫。方法：选择广州中医药大学第一附属医院健康受试者33名,年龄18-35岁,体质量指数为18.5-23.9 kg/m2,于试验的第1,2,3天分别平卧于乳胶床垫、静态防压疮床垫及普通床垫上,在设定的时间点(0,0.5,1.0,1.5,2.0 h)分别检测受试者骶尾部压力值、骶尾部受压前后颜色及受压部位皮肤温度。结果与结论：(1)试验0.5-2 h时,乳胶床垫组受试者骶尾部压力值均低于静态防压疮床垫组、普通床垫组(P <0.05);(2)试验0-0.5 h时,3种床垫组受试者受压部位温度值比较差异无显著性意义(P=0.587);试验0.5-2.0 h时,乳胶床垫组受试者受压部位温度值低于静态防压疮床垫组、普通床垫组(P <0.05);(3)试验0.5-1.5 h时,3种床垫组受试者骶尾部受压部位均未发生颜色改变;试验...     

有限元分析法在脊髓损伤生物力学中的研究进展

脊髓损伤时的变化非常复杂,动物模型很难精确模拟损伤环境以及测量局部组织的生物力学属性,而有限元模型则可以通过分析脊髓组织的应力和应变分布,从生物力学角度为脊髓损伤的病理研究和治疗提供一个更为高效的方法。目前,有限元模型已被广泛应用,并与动物实验模型相辅相成。本文回顾了有限元法在脊髓损伤中的研究进展,对有限元法在脊髓本体建模、脊髓损伤的生物力学行为及其临床应用等方面的研究现况进行归纳及总结,以期为临床脊髓损伤问题提供更为全面的理论参考。     

不同咬合方式下人体下颌骨膜下种植体的生物力学特性

目的研究骨膜下种植体在4种咬合力作用下的生物力学特征,为临床病例骨膜下种植体个性化设计提供基础。方法在下颌骨三维实体模型的基础上,分别建立网状基底骨膜下种植体(种植体1)和带状基底骨膜下种植体(种植体2)。研究在4种荷载作用下两种种植体的应力分布。结果种植体1在荷载Ⅳ作用下最大应力可达230.42 MPa,种植体2在荷载Ⅰ作用下最大应力可达311.11 MPa。网状基底种植体具有较好的抗垂直荷载能力,而带状基底种植体具有较好的抗斜向荷载能力。结论在种植体设计时可以通过合理布置基台个数和间距来有效控制种植体上的应力,同时应使基台与下颌牙槽嵴垂直,以保证斜向荷载水平分力不被放大。此外,还应保证基底对基台有足够的约束,避免因约束不足导致基台底部应力过大。在义齿制作过程中,应保证全口义齿做正中、前伸、侧方咬合时必须多点接触,使咬合处于平衡状态,达到减小接触面拉应力的目的。     

基于有限元法的人类头部损伤生物力学的模拟分析

根据正常头部螺旋CT扫描影像，通过对CT扫描影像的图像处理，利用计算机辅助工程技术，采用单元网格划分和三维重构技术，开发、建立了三维的人类头部有限元计算模型。应用本模型模拟颅脑在直接碰撞中的生物力学问题。计算模型比较真实地反映了头颅实际碰撞实验中的物理反应，比较忠实地再现了某些实验的结果，如头部撞击合力和脑压力/强等。同时，脑压力，强的分布再次证实了经典的撞击压-对撞压产生理论。本研究的计算模型可为进一步的头部损伤生物力学研究提供一种新的工具。     

不同固位技术修复单侧上颌骨缺损的生物力学研究

目的 采用三维有限元分析方法研究卡环、附着体以及颧种植体3种不同固位技术对上颌骨单侧缺损修复的生物力学影响。方法 利用医学图像处理软件Mimics重建单侧缺损上颌骨模型,采用镜像技术生成修复体模型,并建立使用不同固位技术修复的上颌骨有限元模型,模拟口腔咬合状态下上颌骨受力状态。结果 采用颧种植体固位修复的上颌骨健侧及修复侧上腭应力最大,分别为7.399、4.864 MPa;而且采用颧种植固位使得健侧及修复侧上颌骨应力最小,分别为10.46和10.86 MPa;颧种植体自身应力也最小,为15.25 MPa。结论 不同固位技术修复对单侧上颌骨缺损修复效果影响较大。卡环固位及附着体固位由于带有支架可用于分担作用上腭的力,颧种植体固位可通过传递力至颧骨,故可分担作用于上颌骨的力。     

糖尿病足患者压力性损伤危险现状调查及影响因素分析

目的了解糖尿病足患者足部皮肤现状,分析其压力性损伤危险程度的影响因素,提出糖尿病足患者预防压力性损伤的护理措施,为临床实践提供借鉴。方法使用回顾式调查法,选取某三甲医院住院的糖尿病足患者作为研究对象,采用Braden压疮风险因素评估表进行调查。结果糖尿病足患者压力性损伤的危险程度与患者的血红蛋白、糖化血红蛋白、血清白蛋白、疼痛以及下肢血管狭窄有关(P0.05)。结论医护人员可根据相关影响因素给予针对性的干预措施,预防压力性损伤,提高患者生活质量。     

步态周期下半月板损伤对膝关节生物力学性能的影响

文题释义：半月板撕裂：膝关节内半月型纤维软骨破裂,撕裂原因主要是由于膝半屈或全屈位下的扭转力所造成。半月板分为内侧半月板和外侧半月板,内侧半月板较大且固定,外侧半月板较小,实验主要研究外侧半月板撕裂对力学机制的影响。 动态有限元分析：将人体正常完整步态周期作为边界条件施加在膝关节半月板模型中,观察在完整步态周期下半月板以及胫骨软骨的应力变化趋势及所受应力值大小。 背景：目前国内外对膝关节半月板的生物力学分析十分广泛,但大多集中于对膝关节屈曲运动状态下的研究,针对完整步态周期下膝关节半月板生物力学的有限元分析还不完善。 目的：通过对比外侧半月板撕裂模型与健康半月板模型,了解完整步态周期下半月板损伤后的生物力学变化机制。 方法：以健康成年人膝关节CT扫描数据为基础,建立包括胫-股骨、半月板、关节软骨在内的健康膝关节有限元模型,并在健康模型基础上进一步构建膝关节外侧半月板撕裂模型,探究在完整步态周期下膝关节外侧半月板撕裂的生物力学机制,并与健康膝模型进行对比。 结果与结论：①两种模型完整步态周期内的胫骨软骨瞬时应力变化趋势一致,但半月板撕裂模型中胫骨软骨在每一个瞬时受到的应力值均大于健康半月板模型,半月板撕裂模型与健康模型中胫骨软骨所受最大应力值分别为30,20.5 MPa;②两种模型完整步态周期内的半月板瞬时应力变化趋势是一致的,但撕裂模型中完整步态周期内半月板受到的应力均大于健康模型,半月板撕裂模型与健康模型中半月板所受最大应力值分别为69.8,41.3 MPa;③在步态周期的前60%,半月板撕裂模型中的胫骨软骨最大应力分布远大于健康模型,且随着步态周期的增长,接触范围逐渐向软骨外部边缘蔓延;在步态周期的60%以后,作用在胫骨软骨上的应力较小,最大应力的分布范围也比较小;④两种模型中健康内侧半月板应力分布基本一致,而撕裂的外侧半月板最大应力分布范围较健康内侧半月板广,在裂纹周围出现了较严重应力集中现象,且随着步态周期的进行,应力集中区域逐渐向裂纹靠近半月板前角处偏移;⑤结果表明半月板是人体膝关节中重要的承重部件,从生物力学角度可以较为直观地观察到半月板损伤对人体膝关节的危害。 ORCID: 0000-0002-2155-0058(吴铮) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

不同坐姿对背部形态与臀压的影响

目的 探讨不同坐姿对脊柱和骨盆代偿特征的影响,为寻找出一个理想的坐姿姿势提供理论依据,减少不良坐姿给人体带来的姿势代偿。 方法 使用 Diers formetric 及 Pedscan 模块进行 20 名健康青年直立坐、跷腿坐、盘腿坐坐姿下表面形态学参数和臀压参数测量。 结果 相对直立坐姿,跷腿坐导致骨盆后倾、侧倾和相对扭转 (P<0. 05),跷腿侧臀压面积减少(P<0. 05),最大压力和平均压力显著增加(P<0. 05)。 双臀最大压力比、平均压力比(P<0. 05)及臀压面积(P<0. 05)的对称性降低;相对直立坐姿,盘腿坐姿下矢状面偏移角度增加(P<0. 05),躯干前屈、腰椎后凸(P<0. 05)的同时伴随骨盆后倾(P<0. 05),臀压面积减少(P<0. 05)。 结论 3 种坐姿中,直立坐姿下臀两侧受力均匀,背部表形态学参数最优,腰椎和骨盆代偿最少,可认为是理想的坐姿。     

双端固定桥两基牙牙周膜厚度分别不同时的生物力学分析

目的:研究双端固定桥两基牙牙周膜厚度分别不同时对固定桥各部位应力分布的影响。方法:采用螺旋CT扫描获取健康人下颌骨、牙齿及牙周支持组织的二维图像,通过图像合成软件建立三维数字模型,并应用三维有限元分析软件生成下颌后牙固定桥的三维有限元分析模型。在相同垂直载荷和水平载荷情况下,分析两基牙牙周膜厚度分别不同时固定桥的应力分布。结果:当基牙牙周膜厚度小于0.1 mm时固定桥基牙与牙槽骨表面应力大小相当;当基牙牙周膜厚度大于0.1 mm小于0.4 mm时固定桥牙槽骨表面应力随牙周膜厚度增大而减小但非线性关系;基牙牙周膜厚度大于0.4 mm时固定桥牙槽骨表面应力不随牙周膜厚度增加而变化。结论:牙周膜的缓冲作用是在基牙牙周膜厚度的一定范围内,当牙周膜过窄或过宽时缓冲作用均减弱。     

辅助仰卧位侧翻过程压疮易发部位的生物力学建模与实验研究

压疮是局部组织长期受压而致组织溃烂和坏死的一种病症。通过仰卧位侧翻缓解局部压力是长期卧床患者预防压疮病症发生的有效措施之一,所以研究辅助侧翻过程中压疮典型部位的生物力学意义重大。基于解剖学理论,利用CT图像数据建立躯干部压疮易发部位的骨骼与软组织有限元模型,研究不同侧翻角度下躯干部压疮易发部位的最大应力情况,并通过美国TEKSCAN公司的压力分布测试系统对10名志愿者进行人体仰卧位侧翻实验,验证仿真分析的正确性。结果表明,在侧翻过程中人体同一部位所受的压力是不同的,在90°位置出现了应力峰值的极值点,产生了应力集中现象;在角度阈值30°～45°范围内肩部和臀部各部位应力峰值比较均衡,均在0.035～0.070 MPa,表明在此阈值内人体与辅助面多部位接触,应力较为分散,两者之间存在一个使多个压疮易发部位受压最优的接触形式。研究展示了躯干部压疮易发部位在辅助仰卧位侧翻过程中的受压变化情况,相关结果有益于仰卧位侧翻辅助器械的设计与使用,并为临床护理提供参考。     

内收型股骨颈骨折不同固定方式的生物力学分析

目的通过有限元法对内收型股骨颈骨折的不同内固定方法对比评价,寻找合理的固定方式,为临床应用提供理论依据.方法以内收型股骨颈骨折为研究对象建立模型,模拟单腿站立时的受载情况,在固定角度一定的情况下分别进行有限元计算.结果两钉竖放固定时的抗弯抗张能力和稳定性较好,但抗扭性较差,三钉固定时按倒△方式固定时的名指标均比较好,单钉固定时综合效果并不最差,而且临床操作简单,手术时间短.结论固定效果与螺钉的数量和组合方式有着直接的联系,根据病人的实际情况合理选择固定方式对于股骨颈骨折的愈合具有重要的作用.     

个性化钛合金短柄股骨假体的生物力学研究

目的 通过有限元方法评价个性化钛合金短柄股骨假体的生物力学性能.方法 在已验证有效性的股骨有限元模型基础上,模拟股骨颈基底部截骨,通过置入不同短柄股骨柄假体,分别建立4种人工髋关节置换(total hip replacement,THR)手术模型:SMF柄模型(模型A)、BE1柄模型(模型B)、MINI柄(模型C)、个...     

面部碰撞对行人创伤性脑损伤影响的生物力学研究

为预测和评判行人面部碰撞对创伤性脑损伤机理及生物力学响应,结合计算机断层扫描（CT）和磁共振（MRI）医学成像技术,建立符合中国人体特征的50百分位头颈部几何模型和有限元模型。有限元模型中颅骨与脑之间的相对运动采用切向滑动边界条件,摩擦系数定义为0.2,模拟鼻骨斜碰撞、鼻外侧软骨正面碰撞、牙齿正面碰撞、下颌骨碰撞和颧骨外侧斜碰撞等5种典型面部碰撞交通事故场景,探讨应力波在颅骨和脑内传播路径,得到颅内压力、von Mises等效应力和剪切应力等生物力学响应参数分布规律。结果显示,鼻骨斜碰撞颅内压力峰值为236.7 kPa,von Mises应力为25.97 kPa,超过了大脑耐受阈值;颧骨外侧斜碰撞最大横向剪切应力分别为14.56 kPa和-18.07 kPa,促使脑组织产生了较大的剪切变形,存在严重脑损伤风险。结论表明：面部碰撞的位置和方向是导致面部骨折严重程度的关键因素,面骨骨折的位置决定创伤性脑损伤的部位,面骨骨折都带有一定程度的创伤性脑损伤;头部受到冲击时,面部结构能够吸收大量的冲击能量来保护大脑,降低颅脑损伤的风险。     

球面托槽和传统托槽作用下口腔黏膜的生物力学研究

目的 通过三维有限元分析探索在球面托槽以及传统托槽的作用下口腔黏膜的力学反应。 方法 建立上唇组织-中切牙-托槽的三维有限元模型。 根据中切牙不同排列情况设计 4 个模拟案例,分析滑动的上唇组织分别在球面托槽以及传统托槽作用下的应力、应变情况。 结果 牙齿平齐时,球面托槽对口腔黏膜的最大应力较传统托槽大;切牙发生近中扭转 15°、30°以及唇侧倾斜 15°时,传统托槽情况下口腔黏膜最大应力均大于球面托槽最大应力。 结论 具有圆滑外形的球面托槽比方形传统托槽更契合牙列不齐正畸患者口腔软组织的功能运动,建议改善方形托槽的外形设计以降低口腔黏膜组织的力学反应。     

基于有限元法的跟骨生物力学分析

目的基于有限元方法分析跟骨的生物力学特性。方法通过CT扫描,利用Mimics、Geomagic等软件,建立跟骨有限元模型,并分析在正常站立和外力冲击下跟骨的应力分布和位移趋势。结果在正常站立情况下,跟骨应力、应变整体分布均匀,应力、应变均较小;在受到外力冲击作用下,跟骨的整体应力、应变有明显的上升,其跟骰关节面的应力、应变明显增大。结论通过有限元方法分析跟骨中立位时在不同加载情况下跟骨的应力、应变情况,进一步探讨跟骨的生物力学特性以及跟骨骨折发生机制,为临床跟骨骨折治疗提供一定的理论依据。     

膝关节单髁置换胫骨优化截骨设计的生物力学研究

目的 比较膝关节单髁置换术(unicompartmental knee arthroplasty, UKA)常规截骨、保留圆角截骨及全新扩大圆角截骨方法对术后胫骨近端生物力学特性的影响。方法 基于Sawbones胫骨的CT数据,构建完整胫骨模型及不同截骨方式下UKA术后胫骨模型,采用轴向压缩工况对模型进行有限元分析,比较不同模型间胫骨近端应变情况及骨水泥应力差异。结果 在轴向压缩工况下,扩大圆角组其截骨区皮质骨von Mises应变峰值较常规截骨组与保留圆角组有所增加,而松质骨von Mises应变峰值则分别减少24.3%～42.9%、26.0%～48.7%。对比截骨区松质骨与皮质骨von Mises应变峰值差Δε_peak,发现扩大圆角组其Δε_peak远远小于其余两组。UKA后不同模型间胫骨前内侧皮质骨最小主应变无明显差异,但较完整胫骨模型增加23.3%～34.5%。扩大圆角组骨水泥单元平均von Mises应力随着圆角半径增大呈现下降趋势,且整体均小于常规截骨组与保留圆角组。结论 全新扩大圆角截骨方法可使健康骨质条件下胫骨近端应力传递更均匀...