基于超级计算人体骨骼肌系统弯腰搬物整体有限元的建模与仿真

背景：目前有限元模型的建立大多通过CT成像技术建立三维三角面片模型,然后通过商业软件转换成四面体有限元网格,但建立的有限元模型无实体模型,不能进行切割或植入假体。目的：建立人体骨骼肌系统整体有限元模型,并对人体骨骼肌系统弯腰搬物运动进行基于超级并行计算的整体有限元仿真分析。方法：针对中国数字人工程所获得的冷冻切片数据进行人体骨骼肌系统的整体三维重建;建立人体骨骼肌系统各肢体部分有限元模型,利用系统集成的方法建立人体骨骼肌系统的整体有限元模型;对人体骨骼肌系统弯腰搬物运动行运动捕捉测量实验,进行人体骨骼肌系统弯腰搬物的整体有限元仿真分析。结果与结论：建立了人体骨骼肌系统的整体有限元模型,人体弯腰搬物过程中总体有限元仿真分析显示,腰椎部分是提供人体弯腰搬物运动的主要动力部分,而胸椎则在整个弯腰搬物运动中起的作用不大,结果分析同解剖学和生理学上的解释一致。说明建立的人体骨骼肌系统整体有限元系统集成建模方法和模型,能够有效真实地对人体骨骼肌系统整体运动过程中的微观力学行为进行仿真分析,为从整体角度研究人体骨骼肌系统的深层次力学现象提供了一种新方法。     

无牙颌牙弓严重不调行双重上前牙全口义齿修复的力学及临床分析

目的 对无牙颌牙弓严重不调患者采用双重上前牙全口义齿修复,对其咀嚼效能和语音效果及美观进行评价,判断其修复效果.方法 采用双重上前牙的排列方法对25例上前牙牙槽嵴严重吸收的患者做总义齿的修复.结果 25例患者中22例满意,3例基本满意.结论 此方法可提高咀嚼效能、改善语音功能和美观,是无颌牙弓严重不调患者比较实用的修复方法.     

全脊柱终板抗压强度分布规律的生物力学研究

目的 通过测量全脊柱不同椎体上下终板不同位点的抗压强度,研究全脊柱终板抗压强度的分布规律.方法 选用5具成年男性新鲜脊柱标本(C3～S1),共225个终板.对终板平面49个测试点用平底压头进行压缩加载试验,获得最大破坏载荷.结果 (1)全脊柱终板抗压强度呈颈腰椎较强、胸椎较弱趋势(P＜0.01).抗压强度自C3～7逐渐减小,在T1水平增大,然后再次逐渐减小,至T7降至最低,自T8开始增强,至L4达到强度最大值,L5复又降低后,S1再次增大.(2)除C5和T1外,下终板抗压强度大于上终板(P＜0.01).(3)除C5/6,T12/L1和L5/S1间隙外,椎间隙相邻面上一椎体下终板的抗压强度大于下一椎体上终板.(4)中央至外周抗压强度逐渐增大(P＜0.05).(5)处于不同角度组的压力点,其抗压强度存在差异(P＜0.01).(6)全脊柱终板不同节段前后强度分布不同(P＜0.01).C3/4后侧终板强度大于前部,C5～7前后部大体持平,至T1再次后部大于前部,经过T2～5过渡段后,自T6～L3出现前部抗压强度大于后部,L4再次相对均衡,至L5、S1出现后部抗压强度大于前部.结论全脊柱不同节段终板和终板不同部位的强度分布与脊柱生理弯曲关系密切.抗压强度下终板高于上终板,外周大于中央,椎间隙相邻面上一椎体下终板大于下一椎体上终板.     

不同通气策略对单肺通气胸腔镜手术患者呼吸力学及血流动力学的影响

目的探讨不同通气策略对单肺通气（OLV）胸腔镜手术患者呼吸力学及血流动力学的影响。方法将60例ASA分级为Ⅰ～Ⅱ级的行胸腔镜肺叶切除手术患者分为4组,每组各15例。A组：单肺间歇正压（IPPV）常规潮气量通气组;B组：单肺IPPV常规潮气量通气加呼气末正压（PEEP）5cmH2O（1cmH2O≈98Pa）通气组;C组：单肺IPPV低潮气量加PEEP 5 cm H2O通气组;D组：单肺IPPV低潮气量加PEEP 5 cmH2O通气及非通气侧肺持续气道正压（CPAP）通气组。分别于OLV前（T1）、OLV 30 min（T2）、OLV 60 min（T3）和恢复双肺通气（TLV）30 min（T4）4个时间点观察患者气道峰值压（Ppeak）、平均气道压（Pmean）、动脉血气分析、心率（HR）及平均动脉压（MAP）。结果 OLV后各时点B组Ppeak均明显高于其他3组（均〈0.01）,而A、C及D三组差异均无统计学意义（均〉0.05）;B组各时点Pmean均明显高于其他3组（均〈0.05）,而A、C及D组差异均无统计学意义（均〉0.05）。在各观察时点,4组HR及MAP差异均无统计学意义（均〉0.05）。在OLV后,各组PaO2明显下降（〈0.01）,D组OLV后时点的PaO2明显高于其他3组（〈0.05）。结论在OLV期间应用单肺IPPV低潮气量加PEEP 5cmH2O通气及非通气侧肺CPAP通气可降低Ppeak,改善氧合,而对血流动力学影响不明显。     

经腹腔镜与经后腹膜腔镜手术对呼吸力学的不同影响

为了研究普外科腹腔镜胆囊手术与泌尿科经后腹膜手术对呼吸力学及血流力学的不同影响,对40例(ASA Ⅰ～Ⅱ级)行腹腔镜胆囊切除手术患者与40例(ASA Ⅰ～Ⅱ级)行后腹膜腔镜手术的患者进行临床观察与研究,对气道峰压(Ppeak)、平台压(Pplat)、肺顺应性(CL)和呼吸末二氧化碳分压(PETCO2)等各项参数进行对比研究.结果显示:两组腔镜手术人工气腹后PETCO2增加,但经后腹膜组增高较大;经腹腔镜手术较之经后腹膜腔镜手术Ppeak、Pplat升高、CL下降.     

高容量血液滤过对多器官功能障碍综合征患者呼吸力学和血流动力学的影响

目的 探讨高容量血液滤过对多器官功能障碍综合征(MODS)患者呼吸力学和血流动力学的影响.方法 选择各种病因的MODS患者41例,按照信封法随机分为高容量血液滤过(HVHF)组21例和连续性静脉-静脉血液滤过(CVVH)组20例.观察两组治疗前及治疗24 h气道峰压(Ppeak)、肺动态顺应性(Cdyn)、心排血量(CO)、外周循环阻力(SVR)、肺循环阻力(PVR)和血气分析.结果 HVHF组治疗24 h,Ppeak、Cdyn、CO、PVR、SVR、氧合指数分别为(31.32±2.23)cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)、(26.18±3.54)ml/cm H2O、(6.18±0.91)L/min、(194.95±11.51)dyn·s·cm-5、(1071.55±66.50)dyn·s·cm-5、(220.41±21.41)mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa),与治疗前的(42.00±3.34)cm H2O、(17.91±4.31)ml/cm H2O、(8.68±1.17)L/min、(267.27±16.29)dyn·s·cm-5、(805.32±18.82)dyn·s·cm-5、(119.41±17.10)mm Hg比较,差异均有统计学意义(P＜0.01),且与CVVH组治疗24 h比较差异亦有统计学意义(P＜0.01).结论 HVHF可明显改善MODS患者的呼吸力学和血流动力学指标.

Abstract：

Objective To investigate the effect of continuous high volume hemofiltration (HVHF)on respiratory mechanics and hemodynamics in multiple organ dysfunction syndrome (MODS). MethodsForty-one adult patients with MODS who received mechanical ventilation were divided into HVHF group(21 cases) and continuous vein-vein hemofiltration (CVVH) group (20 cases) by envelople. The peak airway pressure (Ppeak), dynamic pulmonary compliance(Cdyn), cardiac output(CO ), systemic vascular resistance(SVR), pulmonary vascular resistance (PVR) and blood gas analysis before treatment and 24 hours after treatment were measured. Results Twenty-four hours after treatment, the levels of Ppeak, Cdyn, CO, PVR,SVR and oxygenation index were (31.32 ±2.23) cm H2O (1 cm H2O =0.098 kPa), (26.18 ±3.54)(220.41 ±21.41) mm Hg (1 mm Hg =0.133 kPa) respectively in HVHF group,significantly higher than those before treatment [(42.00 ±3.34) cm H2O, (17.91 ±4.31) ml/cm H2O, (8.68 ±1.17) L/min,(267.27 ± 16.29) dyn·s·cm-5, (805.32 ± 18.82)dyn ·s·cm-5, ( 119.41 ± 17.10) mm Hg] (P ＜ 0.01 ),as well as higher than those in CVVH group after 24 hours' treatment (P ＜ 0.01 ). Conclusion HVHF shows significant beneficial effects on respiratory mechanics and hemodynamics of MODS.     

机械力对骶韧带成纤维细胞细胞外基质mRNA表达的调节

目的观察机械力在盆底功能障碍性疾病中的作用,探讨机械力对子宫骶韧带成纤维细胞形态及细胞外基质mRNA表达的调节。方法选择本院因非POP行子宫切除手术患者的骶韧带,进行成纤维细胞的原代培养,并进行鉴定。选取13例3—4代的骶韧带成纤维细胞加载、加力,采用荧光实时定量PCR测量机械力对I、III型胶原、基质金属蛋白酶-1（matrixmetalloproteinase-1,MMP-1）、基质金属蛋白酶抑制剂（tissueinhibitorofmetalloproteinase-1,TIMP-1）mRNA表达量的调节。结果以静态不加力组（Oh）为对照组,应力刺激下,细胞的形态和伸展方向发生改变;加载力4、15hI型胶原mRNA表达量（0．7774-0．251,0．730±0．248）较0h（1．000±0．284）下降（q=4．5786,4．6458,P〈0．05）,24hmRNA表达量（1．102±0．308）回升,与0h差异无统计学意义（P〉0．05）。IⅡ型胶原mRNA4、15、24h表达量（4．771±0．879,6．146±1．109,5．022±0．907）较0h（1．001±0．284）升高（q=15．9481,21．7647,17．0099,P〈0．01）。MMP-1mRNA4h、15h、24h表达量（6．420±2．143,23．695±2．221,20．169±2．794）较0h（1．000±0．414）升高（q=9．3421,39．1178,33．0403,P〈0．01）。TIMP-14、15hmRNA表达量（0．455±0．370,0．481±0．386）较0h（1．000±0．425）下降（q=6．5265,6．3106,P〈0．05）,24hmRNA表达量（0．883±0．536）回升,与0h差异无统计学意义（P〉0．05）。结论子宫骶韧带成纤维细胞的形态、伸展方向及合成功能受机械力的调节,盆底基质重塑可能是对机械力的适应性改变。     

髓核细胞及其生物力学研究进展

<正>随着社会的老龄化进程,退行性疾病的发病率有所上升,腰椎间盘突出症在成人中的发生率较高,主要原因是椎间盘退变。首先纤维环、髓核细胞逐渐衰老、凋亡,并导致细胞结构改变和细胞外基质成分减少[1]。对髓核细胞力学特性的研究可阐明力学因素在髓核蜕变发病过程中的机制,同样     

小儿急性肺损伤/呼吸窘迫综合征呼吸力学护理研究

急性肺损伤(ALI)是心源性以外的各种肺内、外致病因素所引起的急性炎症反应,表现为急性、进行性低氧性呼吸衰竭,最终严重阶段为急性呼吸窘迫综合征(ARDS),小儿ARDS是儿科重症监护室(PICU)中病死率极高的危重病之一,机械通气时各参数调节困难,护理难度大,没有固定的模式可供选择.郑州市儿童医院于2004年至...     

机械力对盆腔脏器脱垂阴道壁成纤维细胞的影响

目的:探讨机械拉伸对盆腔脏器脱垂(POP)患者阴道壁成纤维细胞形态和功能的影响。方法:选取因阴道前壁Ⅲ、Ⅳ度脱垂接受手术治疗的12例患者阴道前壁组织,进行成纤维细胞的原代培养并鉴定。通过flexcell-4000柔性基底加载系统对体外培养的3～4代阴道壁成纤维细胞加载、加力,加载时间分为0小时(对照组)、4小时、15小时、24小时。提取RNA,采用荧光实时定量PCR测量机械拉伸对Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原、基质金属蛋白酶-1(MMP-1)、金属蛋白酶组织抑制剂-1(TIMP-1)mRNA表达量的影响。结果:①机械拉伸改变了细胞的形态和伸展方向;②机械力改变了POP患者阴道壁成纤维细胞的合成功能。Ⅰ型胶原在加载力后4小时、15小时、24小时的表达量(3.621±0.605,2.885±0.587,8.196±0.853)较对照组(1.000±0.335)明显升高,差异有高度统计学意义(P<0.01)。Ⅲ型胶原、MMP-1、TIMP-1在加载力后4小时表达量(0.635±0.095,0.243±0.083,0.413±0.096)较对照组(1.000±0.112,1.000±0.105,1.000±0.154)下降,差异...