颈椎三维运动对关节突关节压力的作用

背景：颈椎关节突关节压力变化是颈椎生理运动中的一个重要环节,但目前缺少对颈椎生理载荷下关节突间接触压力的直接测量研究。 目的：通过测量颈椎三维运动中关节突关节压力的变化,探讨关节突对颈椎应力分布和运动协调的作用。 方法：6具成年男性新鲜尸体颈椎标本(C2~C7)作为测试对象,将预制的压敏片置于C3~4、C4~5和C6~7左侧关节突关节内。标本先给予75 N跟随载荷,再以持续加载模式加载力偶。屈伸和侧弯最大2.0 N•m载荷,轴向旋转最大4.0 N•m载荷,测量零力偶和最大力偶时的关节突关节内压力。 结果与结论：零载荷时,C3~4、C4~5和C6~7左侧关节突分别承受75 N跟随载荷的20.6%,20.0%,21.3%。在运动加载后,完整颈椎在后伸、左侧弯和右旋时均表现为左侧关节突间压力明显增大(P < 0.05);但前屈、右侧弯和左旋时左侧关节突间压力无明显改变。3个节段在各运动方向关节间压力变化无显著性差异(P > 0.05)。结果提示关节突关节内压力变化主要取决于关节突的角度和加载方向。颈椎关节突在传递分散颈椎应力和协调三维运动中发挥重要作用。     

股骨颈松质骨的应力松弛方程

背景：无论是股骨颈骨折内外固定,还是人工关节的研究都需要了解股骨颈松质骨应力松弛特性。股骨颈骨折后都需要以内固定或头固定机械进行固定治疗。目的：通过实验定量得出股骨颈应力松弛与时间的变化规律,为人工关节研究和内外固定提供黏弹性力学参数。设计、时间及地点：观察性实验,于2006-09在吉林大学力学实验中心完成。材料：股骨颈标本8个,由白求恩医科大学解剖室提供。方法：在日本岛津电子万能试验机上对股骨颈松质骨8个试样进行应力松弛实验。模拟人体体温36.5 ℃的温度场下进行实验,应力松弛实验的应变增加速度为50%/min。设定实验时间为7 200 s,采集100个数据以三参数模型处理实验数据。主要观察指标：应力松弛曲线,应力松弛与时间的变化规律。结果：股骨颈松质骨应力松弛,最初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,7 200 s应力松弛量为 0.84 MPa。结论：应力松弛曲线是以对数关系变化的,以三参数模型建立的股骨颈松质骨应力松弛方程能真实地反映其应力松弛特性。     

股骨下端松质骨横向与纵向应力松弛特性

背景：以往的研究多以一个标本加工成二个或多个试样进行实验,且标本多以纵向取样进行应力松弛实验。目的：比较股骨下端松质骨横向和纵向取样的拉伸应力松弛特性,为临床提供股骨下端松质骨的生物力学参数。方法：正常国人男性尸体股骨标本10个,左右侧各5个,年龄20~30岁,死亡后1 h内解剖尸体取出左、右侧股骨,以生理盐水浸湿的沙布包裹标本,置于-20 ℃冰箱内保存。实验前取出标本,在常温下解冻,每个标本加工成长20 mm,宽 20 mm,高20 mm的试样。先对10个试样进行纵向应力松弛实验,之后待试样恢复24 h后再对10个标本进行横向应力松弛实验。应力松弛实验的应变增加速度为0.5%/s,设定实验时间为7 200 s,采集100个实验数据。结果与结论：股骨下端松质骨纵向试样7 200 s应力松弛量为0.58 MPa,横向试样7 200 s应力松弛量为0.72 MPa。应力松弛曲线是以对数关系变化的。股骨下端松质骨横向7 200 s应力松弛量大于纵向。结果可以看出三参数模型建立的股骨下端松质骨的应力松弛方程能很好的反映股骨下端松质骨的应力松弛特性。     

成人下颈椎椎体与关节突关节倾角的X射线测量数据

背景：颈椎关节突关节倾角的文献多采用X射线侧位片椎体下缘线测量法,结果有较明显差异。对不同节段关节突关节倾角差异及因年龄的结构退行性变对其影响的研究较少。 目的：测量成人下颈椎(C3~7)关节突关节的倾角,并探讨年龄因素对倾角的影响。 设计、时间及地点：随机分组,测量实验,于2007-03/06在汕头大学医学院附属粤北人民医院完成。 对象：选取2000-01/2006-12汕头大学医学院附属粤北人民医院骨科120例成年人颈椎侧位X射线平片,男58例,女62例;年龄16~75岁。 方法：120例成人颈椎侧位X射线平片按年龄分为3组：16~30岁组(n=38),31~50岁组(n=43),51~75岁组(n=39)。以传统的椎体下缘线和自行设计的椎体中线方法测量C3~7关节突关节倾角,比较2种方法不同年龄段的测量数据。 主要观察指标：椎体下缘线法和椎体中线法测量颈椎C3~7关节突关节倾角数值。 结果：①两种方法测量的下颈椎关节突关节倾角在30°~72°,各节段均值均大于50°,以C5为中心分布,C7>C3>C4>C6>C5。②两种方法测量的倾角均随年龄增大而减小,C5变化最明显。16~30岁组各节段关节突关节倾角差异均无显著性意义(P > 0.05);椎体下缘线法测量31~50岁组C4~C6节段关节突关节倾角小于椎体中线法(P < 0.01);在51~75岁组,椎体下缘线法测量C3~C6节段关节突关节倾角小于椎体中线法(P < 0.05~0.01)。 结论：两种方法测量的倾角均随年龄增大而减小,椎体中线法受颈椎年龄因素退变的影响较小,是相对客观的一种测量方法。     

手指屈肌腱应力松弛的蠕变实验

背景：屈肌腱损伤都要进行吻接修复。 目的：通过实验定量得出手指屈肌腱应力松弛和蠕变与时间的变化规律,为人工屈肌腱和临床外科吻接术提供黏弹性力学参数。 设计、时间及地点：单因素实验,于2006-06-20/30在吉林大学力学实验中心完成。 材料：实验标本取自正常国人急性头部创伤致死的新鲜尸体4具由白求恩医科大学解剖教研室提供,均为男性,年龄19~28岁。于死亡2 h之内解剖尸体取下屈肌腱。 方法：在日本岛津电子万能试验机上对手指屈肌腱各8个试样进行应力松弛、蠕变实验。模拟人体体温36.5 ℃的温度场下进行实验,应力松弛的应变增加速度为5%/s,蠕变实验的应力增加速度为0.05 GPa/min。设定实验时间为7 200 s,采集100个数据以一元线性回归分析的方法处理实验数据。 主要观察指标：①应力松弛曲线。②归一化应力松弛函数方程的计算。③蠕变实验曲线结果。④归一化蠕变函数方程计算结果。 结果：手指屈肌腱应力松弛、蠕变最初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,应变缓慢上升,7 200 s应力松弛量为0.219 MPa,7 200 s蠕变量为3.1%。 结论：应力松弛曲线是以对数关系变化的,蠕变曲线是以指数关系变化的,其具有很好的黏弹性力学特性。     

构建动脉粥样硬化模型大鼠升主动脉的应力松弛曲线

背景：动脉粥样硬化的起因尚无定论,但和血管血流时的应力变化有关。目的：比较正常和动脉粥样硬化动物模型升主动脉的应力松弛流变特性,确定动脉粥样硬化对升主动脉应力松弛特性的影响。设计、时间及地点：随机对照实验,于2008-12-16/30在吉林大学力学实验中心完成。材料：普通级雄性4月龄SD大鼠20只,体质量165~200 g,随机分成正常对照10只,模型组10只,参考文献复制动脉粥样硬化模型。方法：两组大鼠饲养4周后处死,取出大鼠升主动脉,密封后置于-20 ℃冰箱内保存备用。实验前取出标本,常温下解冻,切取试样。在日本岛津电子万能试验机上对正常对照和模型组各8个试样进行应力松驰实验。应力松弛实验的应变增加速度为5%/s。设定实验时间为7 200 s,采集100个数,以一元线性回归分析的方法处理实验数据。主要观察指标：①应力松弛曲线和数据。②归一化应力松驰函数方程的计算。结果：正常对照和模型组升主动脉应力松弛最初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,正常对照组7 200 s应力松弛量 1.5 MPa,模型组7 200 s应力松弛量0.856 MPa。结论：应力松弛曲线是以对数关系变化的,动脉粥样硬化对升主动脉应力松弛特性具有一定影响。     

模拟失重雌性大鼠L5椎骨的应力松弛特点

背景：航天医学有必要了解模拟失重对雌性大鼠承重骨应力与时间的变化规律。 目的：观察模拟失重对雌性大鼠承重骨应力松弛的影响,为航天医学提供模拟失重动物椎骨应力松弛数据。 设计、时间及地点：随机对照动物实验,于2005-07/09在吉林大学力学实验中心完成。 材料：6月龄雌性大鼠30只,体质量275~296 g,随机分为正常对照组、失重组各15只。 方法：大鼠复制失重骨质疏松动物模型。在日本岛津电子万能试验机上对正常和失重组各10个试样进行应力松弛实验,应力松弛实验的应变增加速度为50%/min,设定时间为7 200 s,采集100个数据以一元线性回归分析的方法处理实验数据。 主要观察指标：①应力松弛实验数据和曲线。②归一化应力松弛函数计算。 结果：正常和失重组应力松弛最初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,对照组7 200 s应力松弛量为0.88 MPa,失重组7 200 s应力松弛量为0.62 MPa。 结论：应力松弛曲线是以对数关系变化的,失重骨质疏松对应力松弛具有一定影响。     

定量分析钢板及椎弓根钉固定脊柱骨折脱位后的应力松弛

背景：正常范围的应力松弛有利于各种骨折内外固定之后的再造和重建,一定的应力松弛可缓解过度的坚强固定而产生的应力遮挡效应。 目的：通过模拟脊柱L1~2骨折脱位,以钢板和髓内钉固定后对标本进行轴向压缩应力松弛实验,从流变学角度对临床治疗脊柱骨折脱位的2种固定器进行定量分析。 设计、时间及地点：配对检验设计实验,于2006-06/2007-02在吉林大学力学实验中心完成。 材料：实验所用8个正常国人尸体T8~L4脊柱标本由白求恩医科大学解剖教研室提供。 方法：将8个标本在椎体锯开,模拟L1椎体骨折脱位。分为2组,即钢板固定组及椎弓根钉固定组,n=4。分别将2组标本放入装有生理盐水的有机玻璃缸内,置于电子万能实验工作台上,驱动机器以50%/min的应变增加速度进行实验,设定时间为7 200 s,采集100个数据,达到设定时间后计算机自动输出实验数据和曲线。 主要观察指标：应力松弛数据和曲线,应力与时间的变化规律。 结果：得出了2组标本的应力松弛数据及归一化应力松弛函数数据和曲线,建立了归一化应力松弛函数方程。钢板组、椎弓根钉组的7 200 s应力松弛量分别为0.62,0.629 MPa,椎弓根钉组大于钢板组,但差异无显著性意义(P > 0.05)。 结论：回归分析的方法能准确地处理应力松弛实验数据,钢板及椎弓根钉的7 200 s应力松弛量差异不显著。     

下颈椎前路内固定联合后路经关节金属螺钉置入固定的生物力学稳定性

背景：对退变性颈椎管狭窄单纯采用前路椎体次全切除或椎间盘切除或单纯后路单开门椎管扩大成行均不能彻底完成脊髓减压和脊柱三柱稳定。 目的：探讨下颈椎前路固定联合后路经关节螺钉固定的生物力学稳定性。 方法：正常成人尸体颈椎标本,每具分别制作以下两种模型：①经后路C3~C7单开门和下颈椎前路C5椎体次全切除钛网支撑植骨、ORION内固定模型(对照组)。②经后路C3~C7单开门和经关节螺钉内固定及下颈椎前路C5椎体次全切除钛网内植骨、ORION内固定模型(实验组)。 结果与结论：实验组在前屈、后伸、左、右侧屈及左、右旋转移位角度均小于对照组(P < 0.001)。提示：①在生物力学实验中,下颈椎前路固定联合后路经关突节螺钉固定的生物力学性能优良,对抗前屈、后伸、左、右旋转的作用力更强,颈椎可获得更可靠的稳定性。②下颈椎前路固定联合后路经关节螺钉固定在对抗颈椎前屈运动时力学稳定性更为强大。     

骨性关节炎动物模型内侧副韧带的应力松弛☆

背景：韧带和其他生物软组织一样,具有黏弹性特性,其应力松弛和蠕变黏弹性特性是为适应人的生理功能需要而存在的。研究说明骨性关节炎对韧带力学性能具有一定影响。 目的：比较正常和骨性关节炎动物模型内侧副韧带的应力松弛流变特性,确定骨性关节炎对内侧副韧带应力松弛特性的影响。 方法：以闭合关节刻痕法复制骨性关节炎动物模型,取正常和骨性关节炎动物模型大鼠膝关节内侧副韧带各10个试样,进行应力松弛实验。应力松弛实验的应变增加速度为5%/s。设定实验时间为7 200 s,采集100个数据,观察应力松弛数据和曲线、应力与时间的变化规律,以一元线性回归分析的方法处理实验数据。 结果与结论：正常组和病态组试样应力松弛最初600 s变化较快,之后应力缓慢下降,正常组7 200 s应力松弛量0.47 MPa,病态组7 200 s应力松弛量0.29 MPa。模型组7 200 s应力松弛量显著低于正常组(P < 0.05),且应力松弛曲线是以对数关系变化的。说明骨性关节炎时可以使膝关节对内侧副韧带应力松弛量降低,对膝关节应力松弛特性具有一定影响。     

Brain‐derived neurotrophic factor is upregulated in the cervical dorsal root ganglia and spinal cord and contributes to the maintenance of pain from facet joint injury in the rat

The facet joint is commonly associated with neck and low back pain and is susceptible to loading‐induced injury. Although tensile loading of the cervical facet joint has been associated with inflammation and neuronal hyperexcitability, the mechanisms of joint loading‐induced pain remain unknown. Altered brain‐derived neurotrophic factor (BDNF) levels are associated with a host of painful conditions, but the role of BDNF in loading‐induced joint pain remains undefined. Separate groups of rats underwent a painful cervical facet joint distraction or a sham procedure. Bilateral forepaw mechanical hypersensitivity was assessed and BDNF mRNA and protein levels were quantified in the dorsal root ganglion (DRG) and spinal cord at days 1 and 7. Facet joint distraction induced significant (P < 0.001) mechanical hypersensitivity at both time points. Painful joint distraction did not alter BDNF mRNA in the DRG compared with sham levels but did significantly increase (P < 0.016) BDNF protein expression over sham in the DRG at day 7. Painful distraction also significantly increased BDNF mRNA (P = 0.031) and protein expression (P = 0.047) over sham responses in the spinal cord at day 7. In a separate study, intrathecal administration of the BDNF‐sequestering molecule trkB‐Fc on day 5 after injury partially attenuated behavioral sensitivity after joint distraction and reduced pERK in the spinal cord at day 7 (P < 0.045). Changes in BDNF after painful facet joint injury and the effect of spinal BDNF sequestration in partially reducing pain suggest that BDNF signaling contributes to the maintenance of loading‐induced facet pain but that additional cellular responses are also likely involved. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.     

The four-dimensional stress test: psychological, sympathetic-adrenal-medullary, parasympathetic and hypothalamic-pituitary-adrenal responses following inhalation of 35% CO2

BACKGROUND: Hypercapnia is a threat to homeostasis and results in neuroendocrine, autonomic and anxiogenic responses. The inhalation of carbon dioxide (CO2) may, therefore, provide a good paradigm for exploring the pathways by which stress can lead to increased susceptibility to ill-health through physiological and psychological stress reactivity. The current study was designed, therefore, to assess the psychological and physiological responses to the inhalation of CO2. METHODS: Healthy participants (N = 24) inhaled a single vital capacity breath of a mixture of CO2 (35%) and oxygen (65%). Blood pressure and heart rate were recorded for 5 min before and after the test and blood and saliva samples were taken immediately before and 2, 10, 20 and 30 min post-inhalation for the measurement of noradrenaline, salivary and serum cortisol and salivary alpha amylase. In addition, psychosomatic symptoms were recorded immediately before and after the test. The same protocol was repeated 4-6 weeks later at the same time of day. RESULTS: A single inhalation of CO2 increased blood pressure, noradrenaline, salivary alpha amylase and psychosomatic symptoms, but decreased heart rate at both testing sessions. Analyses of salivary cortisol data revealed that 70% of the sample could be reliably classified as either responders (i.e. demonstrated a post-CO2 cortisol increase) or non-responders (i.e. responded with a decrease or no change in cortisol following CO2) at both test sessions. Responders also perceived the test to be more aversive than non-responders. CONCLUSIONS: Inhalation of 35% CO2 reliably stimulated the key mechanisms involved in the human stress response. The inter-individual differences in the reactivity of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis were also related to differences in the perception of the test.