人工髋关节断柄失效的力学分析与推理（附专家点评）

目的研究人工髋关节置换术后断柄失效的力学机理以及引发断柄的具体原因,提出对临床中发生的断柄事件进行失效诊断的具体方法。方法通过二维及三维有限元分析方法对断柄过程的生物力学机理进行研究,分析断柄失效与产品、临床和患者等因素的关系。结果提出断柄分析推理路线图,成功利用有限元方法对断柄事件进行力学分析及验证。结论经强度设计和试验检测的关节柄不应发生断柄事件;失效统计分析表明断柄属小概率随机事件,是产品质量波动、临床技术误差、患者意外事故等多种非正常因素的诱发结果,对这些因素严格控制可以降低断柄失效的发生;断柄失效推理路线图可以帮助开展失效事件的原因挖掘;通过二维及三维有限元分析能够帮助判断具体断柄事件产生的力学机理。     

双膦酸盐与骨折愈合和非典型性骨折

典型的骨折愈合过程包括血肿和炎症反应、原始软骨痂形成、成熟板层骨形成以及骨板重建和塑形等4个时期。骨重建包括骨吸收和骨形成两个方面。软骨痂和硬骨痂重建对骨折愈合具有重要意义。双膦酸盐类药理基础在于抑制破骨细胞活性和骨转化水平,通过干预骨重建对骨折愈合产生影响。长期使用双膦酸盐不利于骨折愈合,有引起股骨非典型性骨折发生的危险。     

雷奈酸锶对大鼠骨髓间充质干细胞增生和成脂分化的影响

目的从细胞和基因水平研究不同浓度雷奈酸锶对大鼠骨髓间充质干细胞成脂分化的影响。方法分离培养并鉴定大鼠骨髓间充质干细胞。以不同浓度雷奈酸锶（0、0．05、0．1、0．5、1．0和5．0mmol／L）刺激骨髓问充质干细胞,测定其增生活性。在成脂诱导条件下,加入不同浓度雷奈酸锶（0、1．0、5．0mmol／L）,倒置显微镜下检测油红染色并进行成脂相关基因检测。结果在非诱导条件下,浓度为1．0和5．0mmol／L的雷奈酸锶对细胞增生具有明显促进作用。在成脂诱导6及9d后,1．0和5．0mmol／L雷奈酸锶均对细胞成脂分化具有抑制作用,表现为细胞内脂滴缩小,油红染色阳性细胞数量减低,成脂分化关键基因PPAR-γ／EBP—β、aP-2以及Glut-4的表达量降低。结论在体外雷奈酸锶具有促进骨髓间充质干细胞增生作用,并抑制其向脂肪细胞分化,这可能与其具有促进前体干细胞成骨分化并维持成骨与成脂分化平衡作用有关。     

利用Contourlet变换进行双源CT图像中的二尖瓣分割

目的 利用双源CT图像对心脏二尖瓣瓣膜进行了增强与分割,为日后进行二尖瓣三维重建和运动分析提供基础。方法 提出了自适应种子填充法和Contourlet小波变换分别用于不同情况下的分割：首先用自适应种子填充法对双源CT胸腔图像进行心脏在造影剂下的区域分割,再用Contourlet小波变换对区域分割后的图像进行二尖瓣的增强和分割。结果 在MATLAB7.0的环境下对双源CT图像成功进行了处理和分割,获取了清晰的心脏二尖瓣图像。结论 本文提出的分割方法对不同情况下的分割非常有效,实验的结论对医生从事二尖瓣瓣膜运动研究和二尖瓣瓣膜外科手术规划提供有益的参考。     

IL-1β和TNF-α对软骨细胞基质降解的影响及相关机制研究

目的 研究白介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)对关节软骨细胞外基质降解的作用及相关分子机制.方法 体外培养大鼠原代关节软骨细胞,单独或联合使用IL-1β和(或)TNF-α刺激软骨细胞,分别设为IL-1β刺激组、TNF-α刺激组、IL-1β和TNF-α联合刺激组;另设无任何刺激的对照组.在细胞培养24、48、72 h时点,采用倒置显微镜观察软骨细胞外基质的变化;采用Real-Time PCR法检测基质金属蛋白酶-13(MMP-13)、蛋白聚糖降解酶-1(Adamts- 4)和蛋白聚糖降解酶-2(Adamts-5) mRNA的表达.结果 细胞在培养48、72 h时点,显微镜观察显示对照组与TNF-α刺激组的软骨细胞外基质降解情况无明显差异;IL-1β刺激组、IL-1β和TNF-α联合刺激组细胞外基质失染、降解,细胞形态缩小,细胞间隙增宽.与对照组比较,细胞培养24 h时点,IL-1β刺激组MMP-13、Adamts- 4和Adamts-5 mRNA的表达显著上调(P<0.01);而在培养48、72 h时点有所下调.IL-1β和TNF-α联合刺激组与IL-1β刺激组比较,在培养各时点,MMP-13、Adamts- 4和Adamts-5 mRNA表达差异均无统计学意义(P>0.05).结论 IL-1β诱导软骨细胞产生大量的MMP-13、Adamts- 4和Adamts-5而直接降解软骨细胞外基质;TNF-α可能不直接引起软骨细胞外基质的降解.     

钛合金颗粒存在下破骨细胞的体外诱导培养

目的 探讨钛合金颗粒存在下小鼠巨噬细胞体外诱导培养为成熟破骨细胞的方法.方法 获取小鼠骨髓巨噬细胞,采用巨噬细胞集落刺激因子依赖性前体细胞诱导法,于钛合金Ti-6Al-4V颗粒存在条件下进行诱导培养,培养后细胞行抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色,RT-PCR法检测破骨细胞特异性TRAP、CK、CR mRNA表达;采用相同方法于骨片上诱导培养细胞并观察骨吸收陷窝.结果 Ti-6Al-4V颗粒存在下培养第6天细胞开始出现融合,第9天出现多核巨细胞,TRAP染色阳性,细胞内有破骨细胞特异性TRAP、CK、CR mRNA表达;于骨片上诱导培养的细胞可形成骨吸收陷窝.结论 钛合金颗粒存在下,成功将小鼠骨髓巨噬细胞体外诱导培养为成熟破骨细胞.     

辛伐他汀对去卵巢大鼠脊椎椎体骨形成功能影响的实验研究

目的 观察辛伐他汀对去卵巢大鼠腰椎椎体骨形成功能的影响,评价辛伐他汀对躯干骨骼的骨质疏松是否具有预防和治疗作用。方法 6月龄雌性SD大鼠60只,每组10只,50只切除双侧卵巢分为剂量组和对照组,另10只作为假手术平行对照组。以不同剂量辛伐他汀（5mg、10mg 、20mg 及40mg /kg/d）灌胃。三个月后分别行腰4椎体的双能X线骨密度测试,周围定量CT（pQCT）纵向扫描和腰5椎体的生物力学压缩测试。结果 （1）骨密度和pQCT扫描值：10mg、20mg剂量组数值较高,但皆无统计学差异。（2）生物力学测试：10mg、40mg剂量组数值较高,但无统计学差异。结论 辛伐他汀10mg/kg/d灌胃组（相当人体口服辛伐他汀12 mg～24mg/天）在多数指标中好于其它剂量组,但未发现明显统计学差异。说明辛伐他汀对去卵巢大鼠的躯干骨骼并不具有明显的骨形成促进作用,即对脊柱椎体的骨质疏松并不具有预防和治疗的作用。     

骨科个体化治疗与3D打印技术

个体化治疗是骨科发展的一个重要方向,无论是个体化假体的应用还是常规假体的个体化植入,理论上均可改善骨关节假体与邻近骨性结构的匹配,从而改善病患功能状态。个体化治疗理论上的优越性无法代偿其在术前规划、设计、制造等方面程序上复杂及时限上滞后的缺陷,因而,个体化治疗常常停留在一种曲高和寡的概念。伴随图像技术的发展及3D打印技术的成熟,个体化设计及制造的生产效率有望显著提高,从而弥补传统个体化治疗效率上的不足,将个体化从概念落地为治疗理念。     

颈部肌肉作用下颈椎牵引的生物力学特性

目的建立C1~7全颈椎三维有限元模型,研究其在颈部肌肉作用下颈椎牵引的生物力学特性,为临床颈椎牵引的治疗提供参考。方法建立正常颈椎的三维非线性有限元模型,在此基础上结合临床颈椎牵引的方法,利用生物力学分析软件进行建模仿真,在牵引重量一定的情况下,用后伸0°、10°、20°、30°、40°进行牵引,获得关节力和肌肉力,筛选合适的关节力和肌肉力对颈椎模型进行有限元分析。结果颈椎后伸牵引过程中,在肌肉力的作用下,颈椎椎体、椎间盘、钩椎关节的平均最大等效应力分别增加4.86、1.79、0.69 MPa,颈椎椎体的平均最大相对位移在矢状轴、垂直轴方向上分别增加5.53、0.63 mm。颈椎后伸牵引的生物力学特性与文献中的有限元分析结果相近。结论颈部肌肉对颈椎各椎体、椎间盘以及钩椎关节应力及位移的增加具有较大的促进作用。临床上行颈椎后伸牵引时,应考虑到颈部肌肉的作用,牵引角度不宜过大,推荐0°~20°是颈椎牵引初期相对安全的角度范围。     

《医用生物力学》2010～2013年主要期刊文献计量指标分析

目的对《医用生物力学》杂志2010~2013年主要期刊文献计量指标进行定量分析,评估杂志的学术水平和影响力,为作者、读者和杂志今后发展提供参考。方法查找中国科学信息技术研究所《中国科技期刊引证报告(核心版)》以及中国知网数据库发布的杂志各项文献计量指标数据,开展文献计量学统计分析。结果 2010~2013年,杂志总被引频次、影响因子、即年指标、来源文献量、平均引文数、机构分布数、基金论文比、引用半衰期均增整体呈稳步上升趋势,但他引率、被引半衰期、海外论文比整体呈下降趋势,引用刊数、平均作者数、地区分布数变化不大,稿件来源的地域性较强。结论杂志4年来已建立起一支稳定的高水平核心作者和编委队伍,报道内容的学科分布较广,办刊质量稳步上升,学术影响力不断提高,但杂志跨学科专业性较强,仍需进一步扩大学术影响力的广度。