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山羊颞下颌关节盘生物力学的多维测量及定量分析
编辑人员丨4天前
目的:从压缩、拉伸、循环压缩、循环拉伸、蠕变、摩擦等多维度测量分析颞下颌关节盘的生物力学性能,完善颞下颌关节盘的力学检测体系。方法:在市场统一购置新鲜羊头15只(2.5~3.0 kg),均为普通饲养山羊(9~12个月龄,体质量18~21 kg),雌雄不限,于处死后30 min内解剖出双侧关节盘(共计30枚)。参照黏弹性材料的力学测试国标,将山羊颞下颌关节盘按不同检测要求制样,模拟体内条件进行实验,使用万能材料试验机测试颞下颌关节盘的各项生物力学性能。结果:颞下颌关节盘具备一定的抗压缩[(8.41±2.12) MPa]、抗拉伸[(9.54±3.26) MPa]性能,但在超过生理载荷后,即发生不可逆性破坏,丧失原有力学属性。颞下颌关节盘在持续应力(0.5或3.0 MPa)作用下发生明显蠕变松弛(30%);其表面摩擦系数为0.015±0.011,低于一般黏弹性材料的表面摩擦值。结论:颞下颌关节盘是具有一定抗压-抗拉性能、表面在润湿状态下非常光滑的生物黏弹体。
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编辑人员丨4天前
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前路枕骨髁钢板螺钉内固定治疗上颈椎不稳的有限元分析
编辑人员丨4天前
目的:探讨前路枕骨髁钢板螺钉内固定相较于常见前路枕颈融合内固定装置治疗上颈椎不稳的性能差异。方法:选取1名28岁健康成年男性志愿者的枕颈部CT数据建立有限元模型,包括正常模型、单纯人工椎体(异形钛笼+斜坡螺钉)内固定模型、斜坡钢板螺钉内固定模型、前路枕骨髁钢板螺钉内固定模型,在枕骨上表面施加50 N载荷和1.5 N·m扭矩,使模型产生屈伸、侧弯及旋转运动。比较各模型在屈、伸、侧弯、旋转工况下的活动度、内固定应力峰值及颅骨应力峰值的分布。结果:在屈、伸、侧弯、旋转工况下,正常模型活动度分别为18.65°、15.35°、9.82°、34.68°;单纯人工椎体内固定模型分别为3.20°、3.63°、2.94°、3.92°;斜坡钢板螺钉内固定模型分别为0.40°、0.50°、0.35°、0.89°;前路枕骨髁钢板螺钉内固定模型分别为0.27°、0.33°、0.13°、0.30°。在屈、伸、侧弯、旋转工况下,相较于单纯人工椎体内固定模型,斜坡钢板螺钉内固定模型活动度分别减少87.5%、86.2%、88.1%、77.3%,前路枕骨髁钢板螺钉内固定模型分别减少91.5%、90.1%、95.6%、92.3%。在屈伸、侧弯、旋转工况下,单纯人工椎体内固定的应力峰值分别为52.3 MPa、51.9 MPa、52.6 MPa;斜坡钢板螺钉内固定分别为100.1 MPa、158.1 MPa、170.6 MPa;前路枕骨髁钢板螺钉内固定分别为114.2 MPa、62.9 MPa、132.9 MPa。在屈伸、侧弯、旋转工况下,单纯人工椎体内固定时的颅骨应力峰值分别为52.9 MPa、50.9 MPa、62.3 MPa;斜坡钢板螺钉内固定时分别为19.7 MPa、55.9 MPa、38.3 MPa;前路枕骨髁钢板螺钉内固定时分别为37.8 MPa、15.0 MPa、16.3 MPa,舌下神经管附近骨质应力远小于颅骨应力峰值,接近于0 MPa。结论:在异形钛笼前方加用前路枕骨髁钢板螺钉内固定能提升枕颈融合的稳定性,未见明显应力集中,并且对颅骨及舌下神经管影响较小,是上颈椎不稳的一种安全可靠的前路内固定方式。
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编辑人员丨4天前
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不同鞋面硬度对击球时足部应力和球运动的影响
编辑人员丨4天前
目的 利用有限元方法 进行击球过程模拟,探究鞋面硬度对足部受力和球运动的影响.方法 建立骨骼、软组织、足球鞋和球的实体模型,借助红外高速运动捕捉系统测试足背内侧击球时的运动学参数,将足速度和足、球之间的位姿关系加载到有限元模型中,从而完成击球模拟.结果 不同的鞋面硬度对球的旋转速度产生影响,而对球的平动速度几乎无影响.鞋面硬度增加导致足背压力逐渐上升并趋于稳定,最大压力差异为 200 N.第 1、第 5 跖骨应力分别升高了 40.07%、16.2%,第 3、第 4 跖骨应力分别下降了 22.96%、4.64%.结论 不同的鞋面硬度对球运动状态具有显著影响.相较于硬度较高的鞋面材料,硬度较低的鞋面材料能够有效减少足背压力,也有助于减少对骨骼应力的影响,从而降低长期穿着可能导致的损伤风险.
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编辑人员丨4天前
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不同骨密度下椎弓根螺钉拔出力的有限元分析
编辑人员丨4天前
目的:运用有限元法分析评价不同骨密度条件下椎弓根螺钉拔出过程中的应力分布和最大拔出力,探讨安全植入椎弓根螺钉内固定的最低骨密度。方法:基于河北医科大学第三医院2021年1月就诊的1例健康男性志愿者的腰椎CT平扫数据和标准椎弓根螺钉参数,建立腰1椎体和椎弓根螺钉的三维模型,将椎体按骨密度值(QCT法)分为A组(BMD=120 mg/cm 3)、B组(BMD=110 mg/cm 3)、C组(BMD=100 mg/cm 3)、D组(BMD=90 mg/cm 3)、E组(BMD=80 mg/cm 3);依据参考文献完成材料赋值后,向所建立的5组有限元模型模拟轴向拔出力实验,观察各组螺钉应力分布及最大轴向拔出力,对所测指标进行不同骨密度之间的对比分析。采用单因素方差分析。 结果:A~E组有限元模型的最大拔出力分别为(1 834±78)、(1 626±65)、(1 441±55)、(1 141±48)、(1 039±42) N,组间比较差异有统计学意义( F=3.413, P<0.05)。骨密度每下降10 mg/cm 3,最大轴向拔出力相应下降11%、23%、43%、51%。螺钉最大主应变出现在螺钉的尾端,拔出过程中螺钉的最大应力由尾端逐渐向头端移动。 结论:随着骨密度下降,椎弓根螺钉稳定性会相应出现减低。最大拔出力从D组(BMD=90 mg/cm 3)开始出现大幅度下降。故对需要行椎弓根螺钉内固定的患者,术前应常规行QCT法检测骨密度,当椎体骨密度低于90 mg/cm 3(男性≥70岁,女性≥60岁)时,不建议单独应用椎弓根螺钉系统。
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编辑人员丨4天前
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舌侧矫治器预置转矩弓丝对上前牙牙周膜应力影响的三维有限元研究
编辑人员丨4天前
目的:在三维有限元模型中,探讨舌侧矫治器预置不同转矩角度弓丝对上前牙牙周膜应力分布的影响。方法:建立整体舌侧矫治三维有限元模型,模拟滑动法关闭拔牙间隙:弓丝预置0°、9°、13°、17°正转矩,分别在腭侧加力1.50 N以及颊侧加力1.00 N+腭侧加力0.50 N条件下关闭间隙,分析上前牙牙周膜范·米塞斯(von Mises)应力分布情况。结果:①弓丝预置9°、13°、17°正转矩时,随着预置正转矩角度加大,侧切牙、切牙牙周膜所受应力增大,并且牙周膜应力集中区位于牙颈部;尖牙未出现明显的应力集中区;②腭侧加力1.50N关闭间隙情况下,预置0°转矩时,牙周应力在尖牙牙颈部及根中,中切牙及侧切牙未见明显分布。随预置转矩角度增大时,牙周膜应力集中区从尖牙牙根颈部牙周膜扩展到牙根中部牙周膜;侧切牙、中切牙牙周膜所受应力也随预置正转矩角度增大逐渐增大,但始终集中在牙周膜颈部区域;③颊侧加力1.00 N+腭侧加力0.50 N关闭间隙情况下,预置0°转矩时,上前牙牙周膜应力集中区分布在侧切牙及尖牙牙颈部。随预置正转矩角度增大,牙周膜应力集中区开始分布在侧切牙颊侧远中牙颈部,随后中切牙腭侧颈部偏近中区域及尖牙颈部近中牙周膜出现应力集中区。结论:在个体化舌侧矫治器滑动法关闭间隙过程中,预置转矩弓丝对上前牙牙周膜应力分布有不同的影响;随着预置正转矩的增大,上前牙牙周膜所受应力水平及应力集中区域也随之扩大。颊腭侧同时加力关闭间隙,比单纯腭侧加力关闭间隙时上前牙牙周膜应力集中区域分布更加均匀,同时应力水平更小。
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编辑人员丨4天前
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足弓指数与足部运动学参数的相关性分析及两者在下肢应力性骨折中的特点
编辑人员丨4天前
目的:分析足弓指数与足部运动学参数之间的关系,并探讨两者在下肢应力性骨折中的特点。方法:采用病例对照研究方法,选取陆军某部2019年入伍新兵108人为研究对象。在训练之前,通过电容式足底压力测量系统采集新兵足印图像,以计算足弓指数。通过动态步态体态分析系统采集足部运动学参数。采用Spearman秩相关分析足弓指数与足部运动学参数(着地仰角、离地仰角、拍地速度、着地内翻角、外翻幅度、着地外翻速度)的相关性。由骨科医师对新兵训练进行全程随访,剔除其他类型下肢损伤者(10人),最后对比分析发生下肢应力性骨折的骨折组(19例)和无任何下肢损伤的对照组(79例)的足弓指数及足部运动学参数。结果:(1)新兵足弓指数为0.21(0.12,0.25),着地仰角为(17.31±4.02)°,离地仰角为(63.90±5.63)°,拍地速度为(176.85±24.39)°/s,着地内翻角为(13.64±4.44)°,外翻幅度为(12.16±3.42)°,着地外翻速度为382.50(311.05,474.80)°/s。(2)着地内翻角( r=0.25, P<0.01)及外翻幅度( r=0.14, P<0.05)与足弓指数正相关。(3)骨折组的足弓指数为0.20(0.07,0.24),离地仰角为(61.59±5.51)°,着地外翻速度为336.00(251.02,428.67)°/s,显著小于对照组的0.23(0.17,0.26)、(64.79±4.79)°、381.20(313.63,470.92)°/s( P<0.05或0.01)。两组着地仰角、拍地速度、着地内翻角、外翻幅度差异无统计学意义( P均>0.05)。 结论:足弓指数的变化会影响足的着地内翻角及外翻幅度;发生下肢应力性骨折的新兵具有足弓较高、离地仰角较小、着地外翻速度较小的特点。
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编辑人员丨4天前
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鼻中隔偏曲矫正手术前后鼻中隔生物力学三维有限元分析
编辑人员丨4天前
目的:建立鼻中隔偏曲矫正手术前后鼻中隔三维有限元模型,探究鼻中隔偏曲矫正手术对鼻中隔软骨应力的减张效果。方法:该研究选取1例于2022年1月在南方医科大学珠江医院治疗的40岁男性鼻中隔偏曲患者,进行鼻内镜下二线减张鼻中隔矫正术,在术前和术后6个月行鼻中隔软骨CT三维重建及有限元分析,采集三维CT的DICOM格式数据,运用Mimics 21.0、Geomagic Studio 2014、ANSYS Workbench 17.0软件建立鼻中隔三维有限元模型。在鼻中隔软骨的顶端与底端设置固定约束,在软骨前端平面设置加载一个压强为10 6 Pa的沿X轴方向的接触应力,然后进行鼻中隔总形变位移和von Mises应力(VMS)分布的有限元分析。 结果:(1)鼻中隔偏曲软骨的总形变位移值最高点位于软骨前端,术前总形变位移最大值为0.022 296 m,术后为0.108 810 m。(2)鼻中隔偏曲软骨的应力分布主要集中于软骨前中段,VMS在鼻中隔前端有一峰值,术前VMS峰值为725 000 Pa,术后为2 426 000 Pa。(3)术后鼻中隔软骨总形变位移和VMS分布曲线从鼻中隔前端至后端有"瀑布样"落差。(4)术前鼻中隔VMS最大分布范围约为0.003 252 4 m 2,术后约为0.000 418 6 m 2,术后鼻中隔应力分布范围较术前明显减少。 结论:通过CT三维重建结合有限元分析技术,成功建立了鼻中隔三维有限元模型;通过对比手术前后的总形变位移和VMS曲线,证明鼻中隔偏曲矫正手术对鼻中隔软骨应力有减张效果。
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编辑人员丨4天前
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动脉瘤性蛛网膜下腔出血研究的文献计量学分析
编辑人员丨4天前
目的:对2012至2022年期间全球有关动脉瘤性蛛网膜下腔出血(aneurysmal subarachnoid hemorrhage, aSAH)研究的科学出版物进行文献计量学分析,探讨该领域的研究现状和热点。方法:以Web of Science Core Collection为数据源。按照设定的检索策略,采用CiteSpace文献计量学工具,对已发表文献进行分析,探索研究热点和前沿方向。结果:共纳入4 937篇文献,发文量从2012年到2022年逐年增加。美国是该领域的领先国家,哈佛大学是该领域的领先机构,Rinkel Gabriel JE是该领域发表文章最多的研究者。对作者提供的关键词进行的分析显示,迟发性脑缺血、血管痉挛、风险、颅内动脉瘤、血管内治疗、危险因素、栓塞、并发症、Pipeline栓塞装置、弹簧圈栓塞、血流动力学、壁面剪应力是aSAH研究的主要热点和前沿方向。结论:文献计量学分析结果有助于掌握aSAH的研究现状,确定未来研究的新方向。
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编辑人员丨4天前
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门静脉通畅状态对门静脉血流动力学和门静脉血管病理改变的影响研究
编辑人员丨4天前
目的:探讨门静脉通畅情况对门静脉血流动力学和门静脉血管病理生理的影响。方法:选取18只4~5 kg雄性成年新西兰白兔作为研究对象,采用随机数字表法将其分为3组:一组采用开腹后游离门静脉主干的方法,为对照(normal control,NC)组;一组采用套管将门静脉主干部分缩窄的方法,为肝外门静脉梗阻(extra-hepatic portal venous obstruction,EHPVO)组;一组采用在EHPVO模型制备14 d后将套管去除的方法,为可恢复性肝外门静脉梗阻(reversible extra-hepatic portal venous obstruction,r-EHPVO)组。所有模型于制作第14天和第28天时,测量门静脉压力、门静脉血流速度和门静脉血管直径。计算门静脉血管剪切力τ=4Q×η/π× r3[其中η为血黏度(Pa·s)、Q为血液流速(mL/s)、 r为血管内半径(cm)]和门静脉血管周向应力T=ΔP×r/h[其中r为血管平均半径(cm),ΔP为管壁内外压强差(kPa), h为壁厚(cm)]。模型制作第28天时取门静脉主干血管制作病理切片,显微镜拍照,采用Image J测量内膜和中膜厚度、内膜和中膜面积。比较三组血管剪切力、周向应力、内膜和中膜厚度、内膜/中膜面积(I/M)和内膜/内膜中膜面积之和[I/(I+M)]的差异。分析剪切力与内膜厚度、周向应力与中膜厚度的相关性。 结果:模型制作第28天时,与NC组相比,EHPVO组和r-EHPVO组的剪切力显著降低[EHPVO组比NC组为(0.392±0.041)Pa比(0.772±0.039)Pa, P<0.001;r-EHPVO组比NC组为(0.690±0.042)Pa比(0.772±0.039)Pa, P=0.009]、周向应力显著升高[EHPVO组比NC组为(34.002±3.128)kPa比(15.706±0.867)kPa, P<0.001;r-EHPVO组比NC组为(22.329±3.350)kPa比(15.706±0.867)kPa, P=0.002];但与EHPVO组相比,r-EHPVO组的剪切力明显升高[(0.690±0.042)Pa比(0.392±0.041)Pa, P<0.001]、周向应力明显降低[(22.329±3.350)kPa比(34.002±3.128)kPa, P<0.001]。与模型制作第14天去除套管前相比,模型制作第28天时r-EHPVO组的剪切力显著升高[(0.690±0.042)Pa比(0.430±0.072)Pa, t=-8.079, P<0.001]、周向应力显著降低[(22.329±3.350)kPa比(37.640±2.774)kPa, t=7.373, P=0.001],但均与模型制作第14天时去除套管后差异无统计学意义[剪切力:(0.690±0.042)Pa比(0.650±0.058)Pa, t=-1.112, P=0.317;周向应力:(22.329±3.350)kPa比(26.988±2.139)kPa, t=2.532, P=0.052]。EHPVO组的内膜厚度、I/M和I/(I+M)显著高于NC组和r-EHPVO组[EHPVO组内膜厚度比NC组内膜厚度为(11.35±1.47) μm比(6.19±1.34)μm, P<0.001;EHPVO组内膜厚度比r-EHPVO组内膜厚度为(11.35±1.47) μm比(7.88±1.72)μm, P=0.001;EHPVO组I/M比NC组I/M为(0.156±0.019)比(0.100±0.020), P<0.001;EHPVO组I/M比r-EHPVO组I/M为(0.156±0.019)比(0.117±0.011), P=0.002;EHPVO组I/(I+M)比NC组I/(I+M)为(0.135±0.014)比(0.091±0.016), P<0.001;EHPVO组I/(I+M)比r-EHPVO组I/(I+M)为(0.135±0.014)比(0.105±0.009), P=0.002],但NC组与r-EHPVO组的内膜厚度、I/M、I/(I+M)差异均无统计学意义[内膜厚度:(6.19±1.34)μm比(7.88±1.72)μm, P=0.071;I/M:(0.100±0.020)比(0.117±0.011), P=0.104;I/(I+M):(0.091±0.016)比(0.105±0.009), P=0.089]。3组之间中膜厚度差异无统计学意义[(74.15±5.31) μm比(62.97±5.65)μm比(68.46±13.79)μm, P>0.05]。剪切力与内膜厚度呈负相关( r=-0.799, P<0.001)。周向应力与中膜厚度呈正相关( r=0.792, P<0.001)。 结论:肝外门静脉梗阻与门静脉血流动力学及血管内膜变化密切相关,门静脉梗阻导致门静脉血流剪切力减少、周向应力增大及血管内膜增厚,重建门静脉入肝血流可逆转该状态。
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编辑人员丨4天前
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阴道分娩对猪子宫韧带力学性能的影响
编辑人员丨4天前
目的 研究阴道分娩对子宫骶韧带(uterosacral ligaments,USLs)和主韧带(cardinal ligaments,CLs)生物力学性能的影响,进而探讨阴道分娩对盆腔器官脱垂(pelvic organ prolapse,POP)的影响.方法 选用成年母猪(已育母猪5 头,未育母猪 5 头)作为动物模型,通过单轴拉伸实验测量离体母猪的USLs和CLs被动力学行为,分析分娩对USLs和CLs生物力学性能的影响.结果 猪子宫韧带组织的被动力学行为呈非线性.无论分娩与否,右骶韧带的最大应力大于左骶韧带(P<0.05);分娩后,二者力学性能存在显著差异.未育母猪左主韧带最大应力略大于右主韧带(P<0.05);分娩后,两者差异降低(P>0.05).USLs最大应力均大于CLs,表明USLs比CLs承受的张力更大,USLs在POP中起到关键性作用.结论 研究结果 为认识USLs和CLs力学特性提供参考,可以指导更好治疗方法 的发展,如POP手术重建,也为预防POP发生提供理论基础.
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编辑人员丨4天前
