人体膝关节平地行走时的动力学模拟

基于美国BRG公司的运动及动力学仿真分析软件LifeMOD,建立包括股骨、胫骨、腓骨、4条主要韧带及肌肉在内的较完整的膝关节动力学模型,并用该模型模拟了人体下肢在平地行走时膝关节的动力学行为以及前交叉韧带缺损对膝关节接触力大小的影响。通过动力学分析,得到人体在平地行走时,胫股关节之间最大的接触力值为2645N,最大韧带张力为590N,发生在内侧副韧带上;当胫股关节之间的滑动受到限制时,最大的韧带张力发生在前交叉韧带上,为560N,研究结果与文献较接近。通过动力学模拟,可以得出结论：胫股关节之间的滑动对韧带张力有较大影响;前交叉韧带缺损使得胫股关节之间的接触力变小。     

Chevron截骨术对外翻足关节接触特征影响的生物力学研究

目的 探究Chevron截骨术截骨远端外侧位移距离对外翻足关节接触特征的影响,为临床上选择合适的位移距离提供参考依据。方法 测量踝关节中立位状态下正常足、外翻足及外翻足Chevron截骨术截骨远端分别向外侧位移2.0、4.0、6.0 mm后前足、中足和后足各关节接触力、峰值压强和接触面积,并对结果进行分析。结果 与正常足相比,外翻足第1跖楔关节（t=-3.33, P=0.02）、跟骰关节（t=-2.74, P=0.03）和距下关节（后关节面）（t=-2.89, P=0.03）的接触力显著增高;外翻足距舟关节（t=-2.73, P=0.03）与跟骰关节（t=-2.74, P=0.03）的峰值压强显著增高;行Chevron截骨术后,随着截骨远端向外侧位移距离的增加,外翻足第1跖楔关节和跟骰关节的接触力逐渐减小;外翻足距舟关节和跟骰关节的峰值压强逐渐减小。结论 中度外翻足行Chevron截骨术后,当第1跖骨截骨远端向外侧位移6 mm时能有效恢复部分关节间力的分布,且能缓解部分关节局部应力集中现象。     

不同视觉方式引导下的运动想象脑电信号特征对比分析研究

目的 研究人服匹配因素（包括肘关节旋转中心位置、人服几何匹配度）对人服典型关节耦合运动的影响,了解人服耦合力学特性。方法 采用内置式测量方法进行试验,受试者穿戴航天服上肢组件在负压舱内指定位置完成肘关节屈曲运动,使用惯性运动捕捉系统与压力测量系统,分别采集人体运动数据与人服接触力的数据,并对测量结果进行分析。结果 人服耦合运动受到人服匹配因素的影响,受试者在4个位置肘关节屈曲40°时的平均力矩分别为3.7565Nm、2.8561Nm、2.9113Nm和4.0129Nm,屈曲过程消耗的能量平均为1.769J、1.565J、1.176J和1.982J;航天服关节阻尼力矩与围度比线性相关,相关系数r=0.7315。结论 航天服关节中间位置与人体肘关节旋转中心匹配时活动性能较好,较小的前臂围着服工况运动时受到的关节阻尼力矩较小,人服耦合力学特性与人服匹配因素密切相关。     

随动载荷对腰椎小关节接触力的影响

目的研究不同大小随动载荷在腰椎不同姿态下对小关节接触力的影响。方法建立非线性三维有限元腰椎模型(L1~S1),并考虑小关节软骨的非均一厚度和非线性材料特征。对腰椎模型施加不同大小的随动力预载荷(0、0.5、0.8、1.2 k N)以及7.5 N·m不同方向上(前屈、后伸、侧弯、轴向旋转)的纯力矩,对比各运动节段两侧小关节上在不同加载工况下的接触力,并定量研究随动载荷对小关节不对称性的影响。结果随动载荷的应用会增大屈伸以及侧弯(同侧)状态下的小关节接触力,而减少侧弯(对侧)时的小关节接触力,而且这种增大(或减小)效应会随着随动载荷本身的增大而减弱。对于轴向扭转,预载荷对小关节力几乎没有影响。在腰椎不同的姿态下,随动载荷对于小关节接触力不对称性的影响按从大到小排列依次为:侧弯(同侧)、前屈、侧弯(对侧)、后伸、轴向扭转。结论随动载荷对腰椎小关节接触力的影响随腰椎运动姿态的不同而不同。在腰椎的生物力学研究中,小关节的不对称性需要被充分考虑,尤其是在生理载荷作用下腰椎后部结构的研究中。     

影响射频消融灶尺寸的若干因素研究

探究三种独立因素(接触力、射频功率、作用时间)对于消融灶深度、直径的影响以及其数学模型.使用微孔(66孔)灌注导管,取新鲜猪心脏切片进行体外灌注消融,设定不同的接触力(10、15、20、25、30、35 g)、射频功率(15、20、25 w)及作用时间(30、45、60 s),实验测得消融灶的深度和直径,并在现有研究结果的基础上,通过统计学软件对数据进行分析和拟合.三种独立因素和消融灶的深度、直径之间分别存在不同程度的正相关性,经数据拟合可得到其数学模型,且准确率较高.射频消融灶深度和直径与接触力、功率、时间三个独立因素之间存在某种确定的函数关系,可用于指导一定条件下的体外消融实验.     

关节软骨的微摩擦接触力学特性

目的使用修饰后的原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)探针研究关节软骨的微摩擦接触力学性能。方法使用微操作器对AFM氮化硅探针进行修饰处理,具体操作为在探针上粘贴玻璃微球作为针尖,然后使用修饰后的探针研究人体和牛关节软骨的微摩擦接触力学性能。结果人体和牛软骨的粗糙度分别为(68.63±6.22)、(50.16±6.47)nm,随着载荷的增大,人体和牛软骨的摩擦力逐渐增大。当探针滑动速度从0增加到100μm/s时,试样与探针之间的摩擦力增速很快;当速度从100μm/s增加到300μm/s时,摩擦力上升缓慢。结论软骨表面具有明显的纤维状结构,软骨的粗糙度与测量范围直接相关。随着速度或载荷的增大,人体和牛软骨的摩擦力增大,变化范围相同。探讨关节软骨在微摩擦试验中的力学和摩擦学性能表现,对于认识软骨损伤机制和医用人工关节抗磨材料的开发具有重要意义。     

肌力对足关节接触特征影响的生物力学研究

目的 探究足踝体外生物力学实验中肌力对足关节接触力、峰值压强以及接触面积的影响,为选择合适的加载方式提供依据。 方法 踝关节中立位状态下,对新鲜小腿和足离体标本分别进行有无肌力两种方式加载,测量加载状态下第 1 跖趾关节、第 2 跖趾关节、第 1 跖楔关节、第 2 跖楔关节、内侧楔舟关节、中间楔舟关节、距舟关节、 跟骰关节、距下关节(后关节面)以及胫距关节的接触力、峰值压强和接触面积,并对结果进行对比分析。 结果 与无肌力加载状态相比,进行肌力加载时足第 1 跖趾关节、第 2 跖趾关节、第 1 跖楔关节、第 2 跖楔关节、内侧楔舟关节、中间楔舟关节、距舟关节和胫距关节的关节接触力均显著增大( P < 0. 05),变化百分比分别为 719. 28%、311. 37%、128. 67%、50. 82%、54. 89%、57. 63%、79. 98% 和 50. 34% ;足第 1 跖趾关节、第 1 跖楔关节和距舟关节的关节峰值压强显著增大(P<0. 05),变化百分比分别为 176. 14%、62. 91% 和 40. 07% ;足第 1 跖趾关节、第 1 跖楔关节、中间楔舟关节以及距下关节(后关节面) 的关节接触面积均显著增大( P < 0. 05),变化百分比分别为 132. 20%、55. 41%、30. 97% 和 26. 87% 。 结论 足踝标本生物力学实验中,进行肌力加载对足各关节的关节接触力、峰值压强或接触面积均产生显著影响,前足表现尤甚。 在进行相关体外标本研究时,需要考虑肌力加载对足踝受力情况的影响,为足踝生物力学实验提供参考。     

增加导管接触力诱发消融法治疗常规消融失败的房室结折返性心动过速疗效探讨

 目的 探讨增加导管接触力诱发消融法治疗常规消融失败的房室结折返性心动过速(atrioventricular nodal reentrant tachycardia,AVNRT)的临床疗效。方法 2017-10至2021-04在武警特色医学中心就诊的顽固性AVNRT患者5例,无器质性心脏病证据。采用Carto-3系统,按照常规方法消融,出现持续性交界区心律,达到有效消融终点后仍能诱发AVNRT。采取增加导管接触力压迫原消融区诱发心动过速的方式,探寻不可诱发点,在该点位加压持续消融。结果 5例手术全部成功,操作时长为(9.4±2.4)min,不可诱发心动过速的平均接触力为(15.4±2.2)g,加压消融最大接触力为(10.4±2.3)g,相比常规消融(5.8±1.6)g,显著增加,差异有统计学意义(P＜0.01)。累计放电时长为(68.6±8.5)s,围手术期未出现严重并发症。术后随访6～42个月,平均(18.6±14.4)个月,无心动过速复发。结论 对于常规消融达到有效终点仍可诱发心动过速的顽固性AVNRT病例,采用增加导管接触力诱发消融法,简便快捷,安全有效。     

消融指数指导下阵发性心房颤动射频消融安全和有效性研究

目的:探讨消融指数(AI)指导下射频消融治疗阵发性心房颤动的安全性和有效性。方法:回顾性纳入了2016年12月至2018年1月,于安贞医院阵发性心房颤动患者行压力(CF)指导下环肺静脉隔离(PVI)58例和AI指导下PVI 58例患者;观察两组患者术中单圈PVI隔离率、术中肺静脉电传导恢复情况及随访12个月心房颤动复发率。结果:AI组单圈消融PVI隔离率显著高于CF组(82.8%vs.69.0%,P=0.014),20 min观察期中AI组肺静脉电传导恢复率明显低于CF组(8.6%vs.18.1%P=0.034),AI组术后12个月内心房颤动复发率明显低于CF组(15.5%vs.31.0%, Log rank P=0.045)。两组患者均未发生心包填塞、围手术期死亡等并发症。结论:AI指导下射频量化消融治疗阵发性心房颤动手术安全有效。     

股骨柄髓外设计对髋关节接触力影响的骨肌多体动力学研究

目的 探讨全髋关节置换(total hip arthroplasty, THA)假体股骨柄颈干角、偏心距和前倾角等设计参数对髋关节接触力的影响。方法 基于AnyBody软件建立THA骨肌多体动力学模型,参数研究股骨柄颈干角在±10°、偏心距在±20 mm和前倾角在±10°内变化时单因素或多因素对髋关节接触力的影响规律。结果 偏心距减小20 mm,最大髋关节接触力增加26.08%。颈干角增加10°,最大髋关节接触力增加5.99%。前倾角增加10°,会减小步态周期0%～24%时髋关节接触力,峰值减小19.16%;但会显著增加步态周期38%～70%时髋关节接触力,峰值增加67.78%。结论 在进行股骨柄髓外个性化设计时,在重建患者解剖参数的基础上,可以适当增加股骨柄的偏置距离,减小颈干角和前倾角,以避免增加髋关节受力。