锁骨骨折复位拉伸力优化加载方案的模拟分析

目的探讨锁骨骨折复位拉伸力的外部加载最优方案,为锁骨骨折外固定器的优化设计提供力学参考。方法利用志愿者肩部CT扫描数据通过Mimics软件建立人体左侧肩部的三维模型。为了更好地模拟实际人体肩部,在模型中添加韧带组织并考虑肌肉组织的约束,建立复位拉伸力模拟分析的实验模型。通过3组仿真实验,分别模拟分析复位拉伸力方向、作用点位置的影响及取值范围,采用正交试验法综合模拟多种外部载荷情况下人体肩部模型锁骨部位获得的复位拉伸力。结果当外固定器加载在肩部合力方向在水平面的投影与冠状轴的夹角θ45°时,锁骨获得复位拉伸力,且随着夹角越大拉伸力越大。外固定器加载在肩部合力方向在矢状面的投影与矢状轴的夹角η=30°~45°时,锁骨复位拉伸力最大。外固定器在肩部作用的位置离锁骨水平位置越远,锁骨复位拉伸力就越大。结论正交试验结果表明,产生最佳复位拉伸力的参数组合为θ=65°,η=50°,施加在人体肩部肱骨头中心。     

脑组织光学模型的Monte-Carlo仿真研究

研究脑组织参数和光学特性对NIRs光谱在组织表面的分布特性的影响。本研究采用MonteCarlo方法对脑组织光学模型进行仿真,分别研究脑脊液含量、灰质和白质的光学系数对组织表面光通量值的影响。研究发现:脑组织的组织参数和光学特性影响组织表面的光通量值。组织表面的光通量与脑组织吸收系数呈负相关,与脑组织约化散射系数呈正相关。理想状态下,在1.5~3.5 cm的检测半径内,组织表面的光通量值与脑脊液含量和脑实质光学特性具有显著相关性。     

生物软组织超弹性及夹持过程仿真分析

目的确定生物软组织的超弹性本构方程,并在此基础上研究生物组织夹持过程的力学响应规律。方法以新鲜的猪肝脏组织为研究对象进行破坏性单轴拉伸实验,并在ABAQUS中对单轴拉伸实验过程进行仿真,通过对比仿真结果与试验数据确定猪肝的超弹性本构方程。以此为基础分别选用尖齿形及波浪齿形夹头对组织的夹持过程进行有限元仿真。结果采用4阶Ogden模型开展拉伸实验的仿真结果与试验数据吻合度较高。组织夹持仿真结果表明,采用尖齿形夹头更容易产生应力集中。结论可以采用4阶Ogden模型描述猪肝的超弹性,并确定相关参数。采用尖齿形夹头更容易造成组织夹持损伤,且组织应力与夹持进给量基本成线性关系。研究结果为手术钳头的设计提供参考。     

基于非线性估计的CBCT几何标定算法

针对传统的几何标定算法由标定模体位姿误差导致的CBCT成像系统参数标定精度不高的问题,提出一种基于解析几何和非线性优化的CBCT几何标定算法。首先,设计一种插帧追踪的方法,提取特征点的坐标,使得标定模体与投影图像中的特征点实现一一对应。然后,利用投影图片与设计的标定模体之间的空间几何关系,计算相关参数。最后,对检测的特征点进行非线性估计,进一步提高几何参数的计算精度。仿真数据实验表明,本文算法能够较为精确地计算出CBCT成像系统的几何参数,并在标定模体出现位姿偏差时仍然保持较高的计算精度。通过非线性估计模型,本文所提出的算法突破了现有算法标定模体位于等中心点的限制,提高了CBCT成像系统中参数标定的精度。     

基于正交试验接骨螺钉参数的生物相容性评价

背景:当前骨科螺钉参数研究多集中于力学性能方面,缺少对其生物相容性的评估。目的:探究接骨螺钉材料属性及几何参数对生物相容性的影响规律,探求各因素及水平的最佳组合,为接骨螺钉的设计提供理论参考。方法:针对接骨螺钉5个因素的3个水平进行正交试验方案设计,因素A为螺钉直径(4.5,5.5,6.5 mm),因素B为螺纹牙型(矩形、梯形、三角形),因素C为螺钉螺距(1.75,2.25,2.75 mm),因素D为螺纹深度(0.5,1.0,1.5 mm),因素E为弹性模量(45,110,200 GPa),分别对18组不同螺钉参数下的骨-钉三维模型进行生物力学有限元分析,得出各组试验方案下的应力分布情况及2个试验指标值:皮质骨-螺钉之间的应力传递参数STPα,松质骨-螺钉之间的应力传递参数STPβ。利用权矩阵分析方法对正交试验数据进行分析进而得出影响规律及最佳组合。结果与结论:不同因素的不同水平对于生物相容性影响程度不同,其中螺钉材料属性为最主要影响因素,其次是螺纹牙型、螺距和螺纹直径并且三者影响程度相近,而螺纹深度影响最小。正交试验所得最佳组合方案为大径为6.5 mm、梯形螺纹、螺距为2.75 mm、螺纹深度为0.5 mm、弹性模量为45 GPa的接骨螺钉。     

髋臼假体放置角度对髋臼周围应力分布的影响

目的研究全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)髋臼侧重建中不同髋臼假体安放角度对髋臼周围内外应力分布的影响,探索提高THA术后髋臼假体稳定性的方法。方法基于材料属性的非均匀赋值模型和由不同髋臼假体前倾角(15°,20°,25°)与外展角(40°,45°,50°)的9种组合方式构建包括正常髋模型在内的10种有限元模型,并以正常步行模式单支撑相中的髋关节最大接触力为载荷条件进行求解。以正常髋模型分析结果为对照,按照从定性到定量原则对比分析各模型的内外应力。结果当髋臼假体的放置角度与正常髋臼的解剖角度(前倾19°、外展46°)最接近时,髋臼周围的应力遮挡现象最明显。此外,当髋臼假体的外展角放置于45°,前倾角在15°~25°变化不会对模型整体应力分布造成较大的影响;而且在15°前倾角条件下,模型不仅在应力分布方面具有良好稳定性,同时在皮质骨和松质骨上应力遮挡现象相比于处于正常髋臼解剖角度时明显改善。结论对于髋臼的正常解剖形态未发生明显改变且需要接受THA手术的患者,应把髋臼假体放置在正常外展角45°,而前倾角应小于正常解剖前倾角5°左右并居于15°~20°之间。     

心肌组织兴奋和复极期间电相互作用的计算机仿真

本文研制了一三维心肌组织模型,它包括了相邻心肌组织之间的电相互作用。模型的算法是以离散事件的异步规划为基础的。每个细胞元素用一逻辑的方式描述,并遵循一预先定义的动作电位,此动作电位根据电相互作用是可以动态修改的。模型的计算复杂性较低,在个人工作站上实现,它能用于研究心律不齐过程并能仿真由几千个元素组成的几十个阻滞周期。本文描述了算法实现,并进行了三个系列实验,着重研究了模型的准确性与模型组织的大小与仿真得到的T波的形状变化之间     

第95百分位中国人头部颅脑相对位移的有限元评估

目的构建第95百分位中国人头部有限元模型,分别参照4种不同类型的颅脑相对位移试验对其进行有效性验证,并评估颅骨与脑组织之间的相对位移,同时探讨脑组织的剪应变分布。方法比较试验与仿真中的颅脑相对位移曲线,并结合动物试验和物理试验中所得出的结论,探讨较高剪应变出现的位置。结果仿真所得的颅脑相对位移曲线与试验结果基本吻合,由于脑组织总是恢复到初始状态,曲线总是出现波峰和波谷。较高剪应变出现在大脑颞叶、胼胝体和脑表面的位置,与动物试验和物理试验中所得出的结论较为相符。结论第95百分位中国人头部有限元模型具有良好的生物仿真度。由于头部的旋转运动,脑表面和脑组织深处都会出现较高的剪应变,从而导致损伤,故本文的研究结果为开展在交通事故中头部损伤机理的研究提供了科学的理论依据。     

基于自适应响应面法的脂肪组织材料参数反求

不同文献中的脂肪组织材料参数相差很大,人体有限元模型中脂肪组织的生物仿真度有待提高。本研究构建了脂肪组织压缩试验有限元模型,采用Ogden超弹性材料本构并进行筛选试验设计,确定其各个因子对目标响应的影响程度,选择Ogden系数与剪切松弛模量两项对目标响应影响较大的参数作为反求目标。利用有限元方法与优化策略相结合,基于自适应响应面法对脂肪组织的材料参数进行反求,将反求得到的材料参数应用于仿真中,得到仿真曲线与实验曲线的相关系数为0.98876。研究结果表明,应用基于反求策略得到的材料参数输出的仿真曲线与实验曲线高度吻合,在仿真中采用该反求方法获得的脂肪组织材料参数具有更高的生物仿真度。     

基于硅基电极的脑组织微动损伤仿真

目的:为预测脑组织微动损伤和解决植入电极的长期寿命问题,本研究基于硅基微电极进行建模,并对神经电极-脑组织有限元模型进行数值仿真。方法:采用超黏弹性模型描述脑组织材料,研究不同微动模式(纵向和横向)、不同物理耦合度下电极附近脑组织应变分布。结果:纵向载荷分析显示当摩擦系数μ增加时,脑组织最大von Mises应变呈降低趋势,并且电极尖端附近的组织应变最大,这表明电极与脑组织之间的物理耦合度对脑组织微动损伤有较大影响。增强电极和脑组织间的黏附程度,可以有效减小脑组织损伤。电极尖端的形状也极大地影响着组织的应变大小。横向载荷分析显示X轴方向的载荷产生的脑组织损伤区域大约为60μm,这表明电极之间的间距应大于60μm,否则不同电极产生的组织应变会发生重叠,这对于电极之间理想间距的设计和防止重叠应变形成多余的细胞鞘有着重要的意义。结论:数值仿真模型可以为电极-脑组织界面参数和电极间距设计参数提供参考,从而减少组织损伤,提高电极工作寿命,满足临床应用。     

Level of functioning of siblings and parents of probands of varying degrees of retardation

A further analysis of already published data supports the position that retardates of low ability level less frequently have retarded siblings, retarded parents, and parents low in occupational level than do retardates higher in ability level. The analysis supports the position that there are two types of retarded individuals, persons retarded as a result of gene or chromosomal anomalies, brain injury, etc., who more frequently occur in the lower-level retardate group, and persons whose retardation represents polygenic segregation, who more frequently occur in the higher-level group.     

Assessment of the efficacy of treatment of hemangiomas

Assessment of the aftereffects of cryoexposure and ultrahigh-frequency cryoexposure on hemangioma tissue of various types, cavernous and squamous, showed a higher cryogenic effect in hemangiomatous tissue preexposed to ultrahigh-frequency waves. A quantitative criterion is proposed for assessing the efficacy of the studied methods of exposure. Translated fromByulleten' Eksperimental'noi Biologii i Meditsiny, Vol. 119, N ^o 6, pp. 669–672, June, 1995     

侧脑室注射链脲佐菌素对大鼠海马神经元突触的影响

为观察链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)双侧侧脑室注射对大鼠海马神经元突触的影响,本研究将Wistar大鼠随机分为对照组和模型组,模型组大鼠分别于第1、3d双侧侧脑室重复注射STZ3mg/kg,对照组以人工脑脊液代替STZ。21d后,取大鼠海马,免疫组织化学染色及Western blotting方法观察突触素、活性调节细胞骨架相关蛋白(activity-regulated cytoskeletal-associatedprotein,Arc)的表达;电镜观察海马CA1区神经元突触超微结构的改变。结果显示:与对照组相比,模型组大鼠海马内突触素蛋白表达显著减少,而Arc蛋白表达显著增多;模型组海马CA1区神经毡内突触结构异常,突触小泡聚集增多。以上结果提示:脑室注射STZ可影响大鼠海马突触相关蛋白的表达,引起突触超微结构异常,干扰了神经元突触信号的传导。     

Effect of conditions of culture on quantitative assessment of viability of living tissues

The viability of tissue explants of mouse kidneys, estimated quantitatively by growth in plasma-free culture, was shown to depend on several factors connected with the conditions of culture. The effect of methods of treatment of the serum, pH of the medium, and the character of distribution of the tissue explant during culture, the size of the explants, and the firmness of attachment of the tissue fragments to the substrate on this index was demonstrated.Problem Laboratory, Arkhangel'sk Medical Institute. (Presented by Academician of the Academy of Medical Sciences of the USSR A. P. Avtsyn.) Translated from Byulleten' Éksperimental'noi Biologii i Meditsiny, Vol. 86, No. 11, pp. 629–631, November, 1978.     

社区精神分裂症病人照料者的生活质量研究

通过对９３名精神分裂症患者的家庭照料者与１００名对照者比较研究表明，照料者的躯体功能、心理功能、社会功能与经济状况都显著差于对照者。照料者的生活质量与被照料者的病期、病情严重度、整体功能、药物副作用有关；同时，照料者身份为患者母亲者其生活质量受影响最大。     

膝关节骨性关节炎的关节镜治疗体会

目的我科自2001～2005年4月对59例67膝的骨性关节炎（0A），进行关节镜检查及镜下清理术。方法镜检：膝关节骨性关节炎伴不同程度滑膜炎，滑膜皱壁粘连纤维片，关节软骨不同程度破坏。镜下清除增生滑膜，松解粘连，去除剥脱软骨、修复关节面。结果随访2月～4年，平均1.5年，术后综合评估2月～1年，优良率94％；1～2年，优良率79.2％；2年以上优良率54.8％。结论关节镜对膝关节骨性关节炎诊断能提供了比较全面的资料，并对骨性关节炎早期有良好疗效，具有创伤小、恢复快、并发症少和重复治疗等优点。     

Evaluation of fungicidal activity of extracellular filtrates of cyanobacteria--possible role of hydrolytic enzymes

A set of seventy axenised and unicyanobacterial isolates belonging to the genus Anabaena were evaluated for biocidal activity against a set of phytopathogenic fungi. Among them, 35 Anabaena strains showed zone of inhibition against one or more fungi. The extracellular filtrates from 4 and 8 weeks old cultures of these Anabaena strains were further evaluated in terms of hydrolytic enzymes, proteins and IAA employing standard methods. Significant differences were also observed among the strains in terms of their FPase, chitosanase and xylanase activity, while low and relatively similar values of CMCase, cellobiase and protease activity were recorded in the strains analyzed. IAA production was also observed in all the strains. Comparative evaluation of activity of hydrolytic enzymes and antifungal activity revealed that such enzymes may contribute to the fungicidal activity of the cyanobacterial strains, besides other bioactive compounds, including IAA, which are established promising traits for biocontrol agents. This study is a first time report on the production of hydrolytic enzymes by these oxygenic photosynthetic prokaryotes, which can be potential candidates for the development of biocontrol agent(s) against selected phytopathogenic fungi.     

Pathways of the realization of immunomodulating effects of neurotransmitters

Translated fromByulleten' Eksperimental'noi Biologii i Meditsiny, Vol. 115, N ^o 4, pp. 401–404, April, 1993     

Characterization of sterols of three digenetic trematodes of buffalo

Sterols of three digenetic trematodes were isolated and characterized by infrared and 1H nuclear magnetic resonance spectroscopies, and gas-liquid chromatography and gas chromatography-mass spectrometry. Sterols identified were cholesterol, cholestanol, 24-methylcholesterol, 24-methylcholestanol, 24-ethyl-22-dehydrocholesterol, 24-ethyl-22-dehydrocholestanol, 24-ethylcholesterol and 24-ethylcholestanol.     

Mechanisms of generation of slow components of bioelectric activity in diagnostics of functional state of the gastrointestinal tract

New electrophysiologic devices were used for the diagnostics of the state of excitable structures in the gastrointestinal tract and correction of their motor functions. Bioelectrical and biomechanical activities form the basis of functioning of internal organs. The mechanisms of generation of slow bioelectrical activity that are important for clinical and physiological studies are described. One of these mechanisms is a capacitance parametric transducer converting the energy of contractions into specific electric signals reflecting muscle functions. Another mechanism results from slow oscillations of resting potentials of interrelated excitable cells in large neuromuscular structures of internal organs. The elaborated procedure is efficient for preventing early postoperative paresis of the gastrointestinal tract. Translated fromByulleten' Eksperimental'noi Biologii i Meditsiny, Vol. 128, No. 10, pp. 448–452, October, 1999