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。

目的 观察锁定钢板和髓内钉在肱骨外科颈骨折固定中的生物力学特征,比较二者的抗压刚度和失效载荷.方法 纳入20例人工肱骨标本,建立外科颈骨折模型并随机分为2组,A组采用PHILOS钢板固定(n=10),B组采用髓内钉固定(n=10),比较两组轴向压缩试验抗压刚度、剪切力压缩试验抗压刚度、失效载荷.结果 A组轴向压缩试验抗压刚度为(166.5±19.7)N/mm,B组轴向压缩试验抗压刚度为(202.6±16.8)N/mm,A组轴向压缩试验抗压刚度小于B组,差异有统计学意义(t=4.409,P＜0.001).A组剪切力压缩试验抗压刚度为(145.9±37.7)N/mm,B组剪切力压缩试验抗压刚度为(191.1±16.5)N/mm,A组剪切力压缩试验抗压刚度小于B组,差异有统计学意义(t=3.472,P=0.003).A组轴向压缩试验失效载荷为1 675～2 000N,B组的轴向压缩试验失效载荷均为2 000N,B组整体失效载荷高于A组.结论 在肱骨外科颈骨折的内固定中,髓内钉相对于PHILOS钢板在轴向压缩试验、剪切力压缩试验和失效载荷中拥有更佳的力学性能.

目的 研究改良型颊牙合高嵌体修复深度楔状缺损的抗折能力.方法 将 30 颗离体下颌前磨牙,随机分为 3 组,制备深度楔状缺损模型(缺损未达轴角):A组纤维桩+树脂充填,B组采用纤维桩+全瓷冠,C组采用纤维桩+改良型颊牙合高嵌体.进行冷热循环处理 5000 次(5℃/55℃),包埋后用万能材料试验机在颊尖顶加载,方向与牙体长轴呈150°,记录折裂力值,并比较折裂模式.结果 折裂力值:A组(707.39±35.75)N,B组(1023.24±46,21)N,C组(902.53±61.23)N,A组小于B、C两组(P<0.05),B与C组差异无统计学意义(P>0.05).折裂模式A组多为Ⅲ类,B组多为Ⅵ类,C组多为Ⅱ类(P<0.05).结论 改良型颊牙合高嵌体与全瓷冠抗折强度均能达到临床需求,但更加微创,且多为可修复型折裂,可在临床试行开展.

目的 构建新型梯度复合羟基磷灰石-二氧化锆(HA/ZrO2)组织工程骨支架,并评估其在猕猴颈椎椎间融合中的效果.方法 通过离子交联法制备壳聚糖水凝胶作为骨形态发生蛋白2(BMP-2)的缓释载体,扫描电镜下观察其微观形态,检测其载药量、包封率及缓释速率;然后分离、培养猕猴源性骨髓间充质干细胞(BMSCs),并进行碱性磷酸酶、冯库萨染色等对其进行鉴定;最后将前期制备好的BMP-2明胶/壳聚糖凝水胶缓释系统和第3代猕猴BMSCs加载于HA/ZrO2泡沫陶瓷,以构建新型组织工程骨,并观察其形态特征.将24只雄性猕猴按照随机数字表法分成4组,其中组织工程骨组(n=8)为植入梯度复合HA/ZrO2泡沫陶瓷负载BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统和第3代猕猴BMSCs,泡沫陶瓷组(n=8)为植入梯度复合HA/ZrO2泡沫陶瓷,自体髂骨组(n=4)为植入自体髂骨,假手术组(n=4)为只对相应部位的软组织进行切开、缝合,未破坏其椎间盘;观察术后颈椎X线(术后即刻、8周、16周)、组织形态学表现(术后8周、16周)及测试相应节段的生物力学(术后16周).结果 扫描电镜下BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶呈3D网状结构,内见均匀分布的壳聚糖微球,其负载BMP-2后的包封率和载药率随时间逐渐降低:第1天分别为87.4%±0.9%和58.2%±0.5%、第15天分别为45.2%±0.6%和30.1%±0.4%,累积释放率第1天为12.6%±0.11%、第15天为55%±0.16%.显微镜下观察见BMSCs的形态呈多样性,以梭形及短棒形等较常见;第3代猕猴BMSCs成骨诱导后的碱性磷酸酶、冯库萨染色以及表面特异性抗原的检测结果显示,符合BMSCs的生物学特性.不同时点的X线及组织形态学观察显示材料内部新生骨量组织工程骨组较泡沫陶瓷组明显增多;生物力学测试结果显示,在最大载荷、抗压强度和能量吸收方面假手术组均低于其他3组(P值均<0.05),在抗压强度上组织工程骨组与自体髂骨组差异无统计学意义(P>0.05).结论 BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统复合猕猴第3代BMSCs种植于HA/ZrO2泡沫陶瓷构建的新型组织工程骨支架,能有效促进猕猴颈椎椎间融合,在影像学及组织学表现和生物力学测试方面,可达到与自体骨相似的骨代替作用.

目的:观察iRoot SP用于根管充填时对牙根抗折性能的影响.方法:取离体单根管下颌前磨牙55个,截去各牙牙冠(保留牙根12 mm)后,按随机数字表法将其分为3个实验组(A、B、C组,n=15)和1个对照组(D组,n=10).各实验组牙根经机用镍钛器械预备根管至#30后,A组用iRoot SP直接注入根管进行充填;B组用iRoot SP+热牙胶进行充填;C组用AH Plus+热牙胶进行充填;D组不进行根管预备及根充.拍摄X线片确认充填致密后,用光固化复合树脂充填根管口;然后再用万能材料试验机检测各组牙根的抗折力.结果:A、B、C、D组的最大抗压载荷(N)分别为384.33±91.55、308.33±56.25、289.35±54.92、370.50±89.92(A或D与B或C比较,P＜0.05;A与D比较或B与C比较,P＞0.05).结论:生物陶瓷材料iRoot SP用于一元相根管充填可增强牙根的抗折性.

目的 系统性评估SD大鼠股骨孔性缺损在修复过程中力学性能的恢复.方法 选取18只健康雌性SD大鼠,随机分为实验A组、实验B组和对照组(每组6只).实验组构建双侧股骨干钻孔缺损模型,每侧2孔缺损;对照组行假手术处理.实验A组于术后4周取材,实验B组于术后8周取材,对照组于术后4、8周取材.对3组骨标本进行线弹性、黏弹性及疲劳测试评价,显微CT扫描测量其新生骨体积分数和骨密度,天狼星红染色观察新生骨中Ⅰ型胶原再生情况.结果 实验A组股骨标本的弹性模量、最大载荷、抗压强度和条件屈服极限显著低于实验B组,实验B组又显著低于对照组,差异均有统计学意义(P＜0.05).在7 200 s时,实验A组股骨标本的松弛量[(14.56±0.69)MPa]和蠕变量(11.37％±0.70％)显著高于实验B组[(11.06±0.63) MPa、8.98％±0.40％],实验B组又显著高于对照组[(6.99 ±0.56) MPa、5.10％±0.23％],差异均有统计学意义(P＜0.05).在20～200 N、20 ～ 300 N和20 ～ 400 N的载荷振幅区间,实验A组的循环次数(6 044.3±879.7、4 093.3±628.5、1919.3±847.5)显著低于实验B组(10 192.3±1 109.1、6750.7±818.0、3 376.7±671.3),实验B组又显著低于对照组(28 068.3±2 702.6、11 788.3±1 141.6、5 296.3±735.0),差异均有统计学意义(P＜0.05).显微CT扫描显示:实验A组股骨标本的骨体积分数和骨密度显著低于实验B组,实验B组又显著低于对照组,差异均有统计学意义(P＜0.05).天狼星红染色结果显示实验B组股骨缺损区域的Ⅰ型胶原纤维基本完全再生.结论 采用系统的力学评价方法可真实反映出大鼠股骨孔性缺损在修复过程中力学性能恢复的特点,丰富了对骨损伤修复评价的基础研究.

目的 探讨终板螺纹状处理对猪腰椎椎体终板生物力学稳定性的影响.方法 将15只猪处死后取其腰椎椎体,挑选出30个大小相似的脊柱功能单位,随机分为螺纹处理组和绞刀处理组各15个.螺纹处理组和绞刀处理组充分暴露椎间隙后,分别采用自制终板螺纹化处理器及绞刀处理终板,刮除终板软骨并建立骨槽,采用自体髂骨植入椎间隙.两组均随机选取10个脊柱功能单位,应用万能试验机以2 mm/min的恒定速度进行轴向加压,观察两组轴向压力负荷下的椎体形态变化,记录终板最大抗压负荷.将两组剩余5个脊柱功能单位的上、下两椎体分开,观察腰椎椎体软骨及骨性终板破坏情况.结果 两组抗压负荷超过椎体终板载荷时均出现椎间隙塌陷及椎间隙高度下降,椎间隙塌陷后可见块状植骨形状略有改变并发生倾斜,椎体终板塌陷程度均较轻.螺纹处理组终板最大抗压负荷为(18.20±0.15)N,绞刀处理组为(18.63±0.33)N,两组比较P>0.05.螺纹处理组大部分软骨终板被破坏,小部分骨性终板被破坏,小部分椎体松质骨外露.绞刀处理组大部分软骨终板被破坏,骨性终板基本未受到破坏.结论 腰椎椎体终板螺纹状处理后,终板抗压强度仍然存在,植入物的稳定性仍可依靠终板的支撑力,植骨融合率明显提高.部分切除终板既可为融合提供充分的力学优势,又可提供丰富的血管网.

背景:经骶骨前入路的经皮腰骶椎前柱内固定系统即AxiaLIF先后在美国及欧洲应用于临床,取得较好的临床疗效,但是在应用过程中出现了如内固定下沉、内固定控制旋转能力较差等一系列问题.目的:根据国人腰椎侧位片及CT横断面测量的解剖数据自行设计腰骶椎轴向螺钉,制成成品后在体外生物标本上进行三维运动实验和轴向抗压缩实验,对其固定节段的稳定性及轴向抗压刚度进行生物力学评价.方法:选取新鲜成人脊柱标本(L3-S5节段)6具,按正常组、峡部裂组、普通轴向螺钉固定组、自行设计轴向螺钉固定组顺序依次进行生物力学测试,分别测试各实验组在屈伸、左侧屈、左旋转运动状态下L5/S1节段的运动范围及轴向抗压缩位移.结果与结论:①在三维运动实验中,峡部裂组的ROM在屈伸及左旋转方向上均显著大于正常组(P<0.05),在左侧弯方向上与正常组差异无显著性意义(P>0.05);②普通螺钉固定组与自制螺钉固定组的ROM在屈伸、左侧弯方向上均显著小于正常组(P<0.05),在左旋转方向上与正常组差异无显著性意义(P>0.05),普通螺钉固定组与自制螺钉固定组间比较差异无显著性意义(P>0.05);③在1000 N的轴向载荷压缩实验中,4组所产生的压缩位移差异有显著性意义(P<0.05),自制螺钉固定组<普通螺钉固定组<正常组<峡部裂组;④根据力学公式EF=P/vL,结合压缩位移结果,计算出轴向压缩刚度值,自制螺钉固定组>普通螺钉固定组>正常组>峡部裂组;⑤提示自行设计轴向螺钉可以显著提高腰骶椎在后柱失稳情况下各个运动方向的稳定性,与普通轴向螺钉相当,但在轴向抗压刚度方面明显强于普通轴向螺钉,为在防止轴向螺钉固定脊柱节段沉降和前凸损失方面提供了一种有效的解决思路.

[目的]评价巴马小型猪髋臼骨缺损模型个性化3D打印多孔钛合金加强块多孔内骨长入情况和生物力学性能.[方法]在巴马小型猪建立髋臼缺损模型,制备个性化3D打印多孔钛合金加强块置于缺损处.扫描电子显微镜测量多孔钛合金加强块多孔涂层内部结构参数(孔隙率、孔径和梁径),CT扫描三维重建测量个性化加强块置入术后的匹配率;力学试验机测量加强块的刚度、抗压强度和弹性模量以及加强块置入术后的生物力学;Micro-CT检查评价加强块多孔涂层内的骨长入和骨整合.[结果]钛合金加强块内部结构参数,总孔隙率为(55.48±0.61)％,孔径(319.23±25.05)μm,梁径(240.10±23.50) μm;力学性能参数:刚度为(21 464.60±1 091.69)N/mm,抗压强度为(231.10±11.77)MPa,弹性模量为(5.35±0.23) GPa.加强块置入术后的匹配度为:(91.40±2.83)％.Micro-CT扫描结果显示个性化3D打印多孔钛合金加强块的多孔涂层内有骨小梁长入;个性化3D打印多孔钛合金加强块置入术后即刻和12周最大抗剪切强度载荷值分别为(929.46±295.99)N和(1 521.93±98.38)N(P=0.030).[结论]本研究中设计的个性化3D打印多孔钛合金加强块具有良好的骨组织生物相容性和生物力学性能.

目的 针对复杂不稳定型股骨粗隆间骨折,比较动力髋螺钉(dynamic hip screw,DHS)、股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)和股骨近端内固定支架(proximal femoral internal-fixator,PFI)有效性及力学差异.方法 取18具Synbone股骨近端人工骨模型,制成复杂不稳定型股骨粗隆间骨折模型(Evans-Jensen III型),分别以DHS、PFNA和PFI固定,用实验应力分析方法,比较3种固定方式的差异及优劣.结果 在压缩载荷300、600、1200N下,DHS固定后骨折两端的位移均最大,与PFI、PFNA相比均有显著性差异(P＜0.05),PFI与PFNA骨折两端的位移均无显著性差异(P＞0.05).在扭转载荷300、600、1200N下,DHS及PFNA固定后骨折两端的位移均最大,两者间无显著性差异(P＞0.05);PFI与DHS、PFNA相比均有显著性差异(P＜0.05).结论 在复杂不稳定型股骨粗隆间骨折中,PFI系统的抗压缩稳定性与PFNA系统接近,但抗扭转稳定性强于PFNA系统;无论是抗压缩稳定性还是抗扭转稳定性方面,DHS固定系统都最小.