动态棒系统固定腰椎后的实验性生物力学评价

目的:评价动态棒系统(IsobarTM)固定后腰椎稳定性,并与传统方法比较?方法:取小牛腰椎标本L2~5节段8具?每一个运动节段按以下5个状态测试:完整状态(正常对照组)?半失稳(剔除所有的韧带?黄韧带?关节囊和小关节)? IsobarTM动态固定状态 ?全失稳状态(全椎板切除术)?椎弓根螺钉固定状态?每一个运动节段都在运动测试仪上连续测试压缩?屈曲/后伸?侧弯?结果:植入IsobarTM系统的失稳节段可以提供在屈曲?后伸或轴向旋转方向上与完整节段同样的稳定性(P > 0.05)?全失稳和半失稳状态的脊柱同植入IsobarTM系统相比有明显的失稳状态(P < 0.01)?动态棒固定系统可以使半失稳的运动节段回复到同完整运动节段相同的运动范围(P > 0.05)?结论:IsobarTM device动态棒系统不仅可以为椎板部分切除术时植入后提供良好的即时稳定性,而且也可以维持腰椎部分的活动度?     

内窥镜下后路腰椎椎体间融合附加单侧椎弓根螺钉固定的力学基础

[目的]通过生物力学试验评价内窥镜下后路腰椎椎体间融合(PLIF)附加单侧椎弓根螺钉固定的稳定性及力学合理性。[方法]建立PLIF术式相关的小牛腰椎模型,进行前屈、后伸、左右侧屈、扭转等的非破坏性测定,记录融合节段L4、5和邻近节段L3、4的应变、应力、腰椎的轴向刚度和扭转刚度等力学量并对比分析。[结果]PLIF附加单侧椎弓根螺钉固定组融合节段上的应变、应力在前屈、后伸、侧屈等工况下较正常组有所减少但差异无统计学意义(P>0.05),而与PLIF附加双侧椎弓根螺钉固定组间差异有非常显著性意义(P<0.01)。在500 N载荷作用下,PLIF附加单侧椎弓根螺钉固定组脊柱位移为(2.56±0.34)mm,轴向刚度较正常组增加了5%,但差异无统计学意义(P>0.05);而与PLIF附加双侧椎弓根螺钉固定组间差异有统计学意义(P<0.05)。PLIF附加单侧椎弓根螺钉固定后扭转刚度较正常组差异无显著性(P>0.05),但明显低于PLIF附加双侧椎弓根螺钉固定组(P<0.05)。同时,PLIF附加单侧椎弓根螺钉固定后,邻近节段L3、4小关节上的应变、应力及L3、4椎间盘上的应力在各种不同工况下与正常组间差异无统计学意义(P>0.05),而在前屈时与PLIF附加双侧椎弓根螺钉固定组间差异有统计学意义(P<0.05)。[结论]PLIF附加单侧椎弓根螺钉固定可以弥补由于后方骨性和韧带结构部分破坏所造成的医源性不稳,增强腰椎的初始稳定性;在重建脊柱稳定性的同时,并没有增加邻近节段退行性疾病发生的危险。     

关节软骨的生物力学特性研究

采用人和兔采关节软骨标本进行单向拉伸试验和粘弹性试验。结果：人膝关节软骨拉伸强度为４．７５ＭＰａ；人、兔膝关节罗骨的粘弹性响应随时间的增而降低。结论：软骨的结构完整性直接影响其力学性能，应力集中可造成软骨损伤。     

骨科生物力学实验统计和实施

1　骨科生物力学实验是临床骨科的重要手段骨科生物力学实验是用实验方法测定骨科、外科中骨折、固定、植入、矫形、组织工程和器械材料中应力和变形的一门学科,它和应力分析理论一样是解决临床骨科强度问题的一种重要手段,对临床骨科起着重要作用 [1]。骨科生物力学实验和应力分析理论是解决临床骨科各类问题的两种不同的途径,它们之间有着密切的联系。理论必须以实验为基础,同样实验必须以理论为指导,如数值计算、三维有限元的发展,同样依赖于实验技术的发展,但使用实验方法有时比理论计算更简便、更经济。骨科实验应力分析方法在临床骨科…     

低强度超声对幼龄白兔脊柱植骨融合的生物力学影响

目的:评估低强度超声对脊枉植骨融合的生物力学影响.方法:40只12月龄大白兔制成腰椎双节段同侧横突间后外侧脊柱植骨模型,随机分试验组(B组)和对照组(A组).试验组用脉冲式超声刺激,6周后处死进行生物力学栽荷、强度、刚度、扭转等测试比较.结果:植骨融合6周时,试验组强度、刚度、扭矩和抗扭刚度、极限栽荷均比对照组高6%～7%(P＞0.05).结论:低强度超声可以促进幼龄白兔脊柱植骨融合强度,加速骨折愈合.     

基于视频图像边缘检测的人体下肢运动步态*☆

背景:步态规律主要应用人体行走的运动学、动力学等参数进行描述.目前在运动医学、康复工程和仿生学等领域,步态分析可为确定疾病诊断、康复和治疗方案提供重要依据. 目的:应用基于人体运动图像的测量装置系统,采集人体在跑步机上行走的下肢运动步态视频,分析人体步态运动规律. 方法:采用基于双摄影机的人体运动图像捕捉系统,在人体的左右髋关节、膝关节、踝关节及脚板设置标识点,对人体在跑步机上行走的下肢运动步态视频进行采集.应用图像边缘检测的原理,对测量数据进行了图像处理和分析,得到人体正常步速行走时,左右大腿与竖直方向夹角、小腿与竖直方向夹角、脚板与竖直方向夹角及膝关节、踝关节标识点的关节角度变化规律. 结果与结论:基于视频图像边缘检测人体下肢的运动步态,成本相对低廉,数据误差较小,精度与进口设备较接近.应用该测量结果初步构建了人体步态行走数据库,为建立步态评定标准、异常步态判别以及进一步的康复治疗提供了依据.     

胫骨骨道定位对后交叉韧带重建“杀伤角”的影响

目的 观察胫骨骨道与胫骨平台夹角对后交叉韧带(posterior cruciate ligament,PCL)重建“杀伤角”的影响,初步探讨一种安全、合理的骨道技术. 方法 应用18具新鲜跟腱作为移植物在新鲜尸体胫骨侧重建PCL,所有标本骨道均采用前内侧入路,按照骨道与胫骨平台夹角不同分为A组( 30°)、B组(40°)和C组(50°),每组6例.记录测试前后所有标本骨道出口面积、骨道出口压强以及在循环载荷下的循环特征. 结果 三组测试后胫骨骨道出口面积间差异有统计学意义(F=8.80,P＜0.05),骨道出口的压强间差异有统计学意义(F=3.91,P＜0.05).在相同循环载荷(256 N)和相同频率(126 Hz)作用下,三组循环次数及疲劳强度间差异有统计学意义(F=4.25,P＜0.05). 结论 胫骨骨道与胫骨平台夹角与骨道出口面积及压强呈负相关,与循环载荷下的循环次数及疲劳强度呈正相关.胫骨骨道与胫骨平台成40°角的胫骨前内侧骨道为理想的骨道解剖定位.     

重建前交叉韧带的生物力学研究

为研究膝关节前交叉韧带移植重建术的固定方法及固定强度.将标本分为1/3骨-髌韧带-骨置换挤压螺钉固定组和1/3骨-髌韧带Krackow双锁边缝合组,加上原始标本ACL组共3组.对标本分别进行拉伸生物力学检测以比较强度.结果显示1/3骨-髌韧带-骨置换挤压螺钉固定组强度、刚度均高于正常ACL组,有显著差异.认为选用1/3骨-髌韧带-骨置换挤压螺钉固定重建AC术后替代物强度高,关节稳定性较好.     

前路植骨加Z-plate内固定治疗胸腰椎骨折的生物力学研究与临床应用

目的对椎体间植骨加Z-plate内固定进行生物力学评价。方法采用新鲜成人胸腰椎标本（T12-S1）10具，制成前、中柱损伤模型，分别以Z-plate和椎体间模拟植骨后加Z-plate固定，进行强度、刚度和稳定性的研究，并应用于临床。结果椎体间植骨加Z-plate固定比单纯Z-plate固定脊柱的强度、刚度和稳定性均有明显提高（P〈0．05）。结论前路植骨加Z-plate固定可以加强失稳脊柱的稳定性，对损伤脊柱的重建具有重要作用。     

三种胸腰椎前路内固定器的生物力学评价

背景胸腰椎前路内固定器械可分为两类一类为以Kaneda代表的钉棍系统,一类为以Z-plate等代表的钉板系统.它们均具有良好的生物力学性能,但这类器械均为国外进口,价格昂贵,国内普通患者难以承受.作者在各种胸腰椎前路钢板系统和国人脊柱解剖特点的基础上,研制出一套适合国人胸腰椎形态学特点的前路新型钛合金钢板(NTP).目的对DunnⅢ,NTP,Z-plate等3种前路内固定器生物力学进行比较,为临床应用提供科学的理论依据.设计抽样调查.单位苏州大学附属第二医院骨科和南通市虹桥医院放射科.对象实验于2003-05/08在上海大学生物力学工程研究所完成.选择15具健康成年人体新鲜脊柱标本.方法采用新鲜成人胸腰椎标本(T12～S1)15具,制成前、中柱损伤模型,分别以DunnⅢ、NTP、Z-plate固定,进行强度、刚度和稳定性的研究.主要观察指标测量3组标本在轴向压缩、前屈、后伸、侧屈等4种工况下的载荷-应变变化,载荷-位移变化.结果15具成年人体新鲜脊柱标本,均进入结果分析.在最大载荷500N下,Z-plate平均应变最小为410 uε,NTP平均应变其次为430 uε,而Dunn平均应变最大477 uε;脊柱的平均纵向位移,Z-plate组最小为2.23 mm,NTP组为2.38 mm,而Dunn组的平均纵向位移为2.85mm.胸腰椎骨折采用三种前路内固定器固定后,在脊柱的强度、刚度和稳定性方面,NTP、Z-plate均优于DunnⅢ(P＜0.05),而NTP和Z-plate差异无显著性意义(P＞0.05).结论NTP和Z-plate系统符合脊柱的生物力学,能有效恢复失稳脊柱的稳定性,是较为理想的前路内固定器.