放疗中肿瘤生长数学模型及放射敏感性分析

目的 建立放射治疗下肿瘤生长及浸润的数学模型,数值模拟放射治疗对肿瘤生长的影响,并进行敏感性分析。方法 建立放射治疗前后肿瘤生长和浸润随时间演变的数学模型,模型包括肿瘤浸润过程中4个关键变量：肿瘤细胞、细胞外基质、基质降解酶和氧,利用线性二次（LQ）模型模拟放疗后的肿瘤细胞存活概率,探讨肿瘤放射治疗下不同放疗方案和系数对治疗效果的影响,并将传统放疗和术中靶向放射治疗进行对比分析。结果 在总剂量不变的前提下,放疗结果与放疗系数成正比,与放疗频率无关联;术中靶向放疗与标准治疗相比,治疗成效更好。结论 模拟结果和临床实验结果基本相符,术中靶向放疗作为一种更加有效的治疗手段,能够为临床肿瘤治疗提供一种新思路。     

腰椎双侧不同椎弓根螺钉固定的生物力学实验研究

目的研究腰椎在不同椎弓根螺钉内固定组合形式下椎体的生物力学特性,为临床腰椎的椎弓根螺钉固定手术选择椎弓根螺钉提供依据。方法首先采用新鲜猪腰椎多节段椎骨标本15例,剔除椎体周围肌肉及软组织等,保持椎间盘、韧带、小关节及椎骨完整。将测试样本分为3组:5例采用万向螺钉坚强固定(A组),5例采用单向螺钉+万向螺钉混合固定(B组),5例采用单向螺钉微动固定(C组)。然后利用万能试验机,施于3 N·m、4 N·m、5 N·m和6 N·m的力偶矩,测量各组标本在4组扭矩下做前屈(flexion,FL)、后伸(posterior extension,EX)、左侧弯(left side bend,LB)和右侧弯(right side bend,RB)时椎体各节段及整体的关节活动度(range of motion,ROM)。结果在4种工况下,万向螺钉坚强固定下腰椎关节活动度最小,单向螺钉微动固定的关节活动度最大;单向螺钉微动固定腰椎在前屈、后伸、左侧弯和右侧弯工况下关节活动度分别为万向螺钉坚强固定的139%、112%、135. 4%和143. 3%;其中坚强固定、微动固定与混合固定的前后弯曲性能无显著性差异。结论椎弓根螺钉内固定组合形式对椎体活动度稳定性和灵活性有影响,万向螺钉坚强固定侧重于要求稳定性强的患者,单向螺钉微动固定能提高左右侧弯的灵活性,可为临床选择合理的手术方案提供理论参考。     

实体肿瘤血液动力学的三维数值模拟

目的　数值研究实体肿瘤内外三维微血管网及间质内的血液动力学。方法　数值生成实体肿瘤内外三维微血管网，根据Poiseuille定律和Darcy定律分别计算微血管内压强及肿瘤组织间质压、组织液流速。结果　肿瘤外部微血管内压强迅速降低，肿瘤内部微血管压强变化很小，可视为常数；肿瘤组织间质压呈现‘内高且平，外低且陡’的分布，组织液流速与之相反。结论　本模型得到了较为有效的肿瘤内外三维血管网结构；血液动力学计算结果与生理实际基本吻合，为研究肿瘤内药物输运提供了可信的模型及方法。     

松质骨移植材料孔隙率的显微CT和组织切片测试方法比较

目的采用显微 CT法和组织切片法对松质骨移植材料的孔隙率进行对比研究,为骨组织工程支架材料的研制和开发提供理论依据.方法首先取新鲜尸体的股骨和新鲜猪股骨,进行去除多余组织、灭菌、低温冷冻保存等处理后,制备成松质骨移植材料,使用显微 CT分别扫描同种异体骨和动物源性猪骨移植材料获取显微 CT图像.然后对同种异体松质骨组织进行染色和切片等处理,制备成同种异体骨组织切片材料,显微镜下观察骨组织切片并获取其图像,各取10幅图像用于实验.设计matlab程序对所有图像进行灰度化、图像增强、二值化、移除干扰等处理,计算孔隙率的数值.结果显微CT和组织切片测试得到的同种异体松质骨孔隙率与动物源性猪松质骨孔隙率结果无显著性差异(P>0.05).结论显微 CT标本的制备较组织切片大为简化,可以无损地获取数据,并省去灰度化、图像增强、移除干扰等处理过程,比组织切片法测量松质骨孔隙率更加简便.     

用复方萘普生栓治疗药物流产所致疼痛的临床疗效观察

探讨用复方萘普生栓治疗药物流产所致疼痛的临床效果。方法：将2011年1月至2013年12月在我所妇科进行药物流产的487例患者分为观察组（n=248例）和对照组（n=239例）,在为两组患者施行药物流产时,让其在第一天早晨空腹服用米非司酮2片,在晚上饭后2个小时后服用米非司酮1片,在第二天采取与第一天相同的服药方法,在第三天来我所妇科口服流产药米索前列腺醇3片。同时,为观察组患者采取以下治疗措施：在第三天为其口服米索前列腺醇后,排空其膀胱,使其取膀胱截石位,由妇科医师将一枚复方萘普生栓放入其直肠。观察两组患者在接受治疗后发生疼痛的情况。结果：两组患者在进行药流时出现疼痛的程度相比较,差异显著,有统计学意义（p<0.01）。在观察组患者中,有98.39%的患者发生疼痛的程度为I级或II级,有1.61%的患者偶尔发生III级疼痛。在对照组患者中,有80.33%例的患者发生疼痛的程度为II级或III级,有19.67%的患者发生疼痛的程度为I级。结论：为进行药物流产的患者在服用第3天的药物（米索前列腺醇3片）半个小时内在其直肠中放置复方萘普生栓进行镇痛能取得满意的镇痛效果。此镇痛方法具有安全、经济、有效、方便的特点,值得在临床上进一步推广应用。     

假肢膝关节电控液压阻尼缸设计***☆

目的：设计一种用于智能假肢膝关节关键部件的电控液压阻尼缸。 方法：该阻尼缸根据液压流体特性和加工工艺设计,通过采用了一种新型微结构数字节流阀以及独特的双活塞液压缸结构,可以实现膝关节伸展与屈曲的双向自动控制,从而使改善假腿步态的对称性。最后,通过自制的专用实验装置对其进行了阻尼缸动力学性能测试。测试时通过微机控制膝关节阻尼缸中的两个气体流量调节针阀,模拟实际IPL控制时对膝关节阻尼力的控制。在模拟不同人体髋关节摆动驱动力和膝关节阻尼力的状态下,测量膝关节阻尼缸的运动速度,从而间接获得了假腿阻尼力、惯性力与膝关节摆动速度之间的动力学关系。 结果：阻尼缸在针阀开度增加时,在相同驱动力作用下,阻尼缸活塞运动时间减小,速度加快。但随着开度增加,运动速度对驱动力的敏感性降低。步进电机驱动相对应的针阀减小开度时,阻尼缸阻尼力增大,腿的平均摆动速度加快。 结论：所设计的液压阻尼缸能够满足假肢膝关节的动力学控制要求。     

主动型仿生踝关节假肢的设计

背景:与髋、膝关节假肢设计相对比较成熟的技术相比,踝关节作为人体下肢关节的重要组成部分,也是最为灵活的部分,一直以来研究都比较滞后,相关的假肢踝关节产品未能很好的满足假肢患者的需求.目的:从生物力学、解剖学和生理学角度出发,设计和研制出能在矢状面内做屈伸运动的主动型仿生踝关节假肢装置.方法:根据仿生学原理和人体踝关节在步态行走时的受力特点和生理功能,建立二自由度的主动型仿生踝关节的力学模型,设计假肢踝关节的机械结构与控制系统,其主要部件包括仿生踝关节系统、辅助装置、数据控制系统和数据采集系统.结果与结论:利用研制出的踝关节装置进行系统测试,使用正常人行走时的踝关节角度数据作为输入信号,以步进电机作为动力驱动实现模拟踝关节的运动,通过数据采集系统获得输出的角度数据.测试结果表明仿生踝关节能够跟随输入角度数据运动,实现了仿生踝关节跟随运动的预期目标.     

Ansys有限元分析在假脚设计中的应用

为改进假脚模型的设计，用Ansys有限元分析软件对假脚三维模型进行加载模拟。采用钢和硬铝合金两种材料的假脚模型，模拟人正常行走时足跟着地和足尖即将离地时脚板的变形与受力情况。Ansys分析结果显示，在此种假脚结构下，单纯用钢或铝合金来制作假脚安全系数不高，特别是铝合金的强度达不到极限情况下的要求。提示：①利用Ansys有限元分析得到的应力结果可进行强度校验。②利用Ansys分析得到的数值，根据能量方程，得知此模型中，脚尖离地时的储能大于脚跟着地时的储能，硬铝合金结构的储能大于钢结构的储能。③利用Ansys有限元分析可以方便地找到假脚模型的应力集中区域，以指导设计的改进。     

下肢假肢步态试验机的设计

实验于2008-03在上海理工大学生物力学与康复工程研究所完成。基于仿生学原理,将人体下肢简化为刚体结构,关节简化为单轴结构,设计出一套下肢假肢步态试验装置。整个步态试验机装置系统由模拟腿、动力和传动装置及测控系统组成,主要部件有躯干、大腿、小腿、脚板和髋关节、膝关节、跑步机以及驱动部分。采集健康青年人常速行走的运动步态参数,以其关节角度数据作为输入信号,以步进电机作为动力驱动实现模拟腿的运动,达到正常人行走步态的模拟。结果显示,对模拟后的输出信号进行采集并与输入信号相比,最大相对误差为5.6%,在工程误差允许范围之内。提示下肢假肢步态试验机能基本模拟人的正常步态。     

仿生人工膝关节机构的运动学分析

膝关节是人体最大最复杂的关节,而膝关节装置作为下肢假肢的核心部件,对仿生特性有较高的要求,文章基于仿生学原理,深入分析了本仿生膝关节的运动学特性,如滚动和滑动比例以及瞬心位置曲线等,进一步研究接近正常运动规律的仿生膝关节.以人体膝关节运动规律为原型进行简化,提出了膝关节生物力学模型,分析了仿生膝关节的滑动比率和滚动比率以及瞬心位置的求法,对膝关节的瞬心曲线进行了探讨和计算公式的推导,以及滚动滑动比率的计算,并将其结果与人体膝关节参数进行比较,两者吻合程度较高.这对仿生人工膝关节的运动稳定性分析以及进一步研究其结构和功能具有理论指导意义,从而为深入研制仿生人工腿奠定基础.