基于线弹性模型的脑组织变形矫正系统的初始临床验证

为了提高神经外科手术导航系统(IGNS)的精确度,我们提出了一个基于线弹性模型的脑组织变形矫正系统(BDCS)来预测脑变形误差。在本文的研究中,通过两例肿瘤切除手术病例对本系统的精确度进行验证。使用该系统后,开颅后脑组织的平均位移误差由(4.97±3.53)mm降至(1.00±0.63)mm,平均预测率为(72.27±20.37)%。实验表明,该系统操作方便,快速,预测精度较高,是一种非常有希望应用于临床来矫正脑组织变形的方法。     

光电显示颈内静脉穿刺标本的制作与应用

目的:为改良Elmslie-Trillat术治疗髌骨不稳定提供生物力学依据并探讨临床疗效.方法:实验组新鲜冰冻膝关节完整标本制成髌骨不稳定模型,然后采用改良Elmslie-Trillat术矫正,在MTS试验机上,通过髌骨中心外侧施加相应的载荷,传感器记求髌骨移位距离.临床组关节镜下髌外侧支持带松解及改良Elmslie-Trillat术治疗复发性髌骨脱位20例21膝临床分析.结果:实验组改良Elmslie-Trillat术后标本与膝关节完整标本生物力学差异无统计学意义(P>0.05).临床组术后随访平均31个月(14～52个月),未见髌骨脱位复发.Lysholm膝关节功能评分手术前后分别为(62.3±5.1)分和(90.1±5.3)分(P<0.01),CT检查显示股骨髁滑车凹中心与胫骨结节水平距离(TA-GT)从术前(17.80±1.4)mm改善为(10.60±1.6)mm(P<0.01).结论:根据生物力学原则,改良Elmslie-Trillat术能有效治疗髌骨不稳定,恢复膝关节功能.     

生物力学影响的靶区位姿精度保持方法研究

目的:分析二次摆位中靶区位姿在生物力学影响下的器官肿瘤变形规律,控制机械臂位置来补偿此误差。方法:利用解剖学和生物力学相关知识,通过Mimics v17.0软件建立包含肿瘤的肺组织有限元模型,将建立的有限元模型导入ANSYS15.0,利用前人总结的生物力学特性参数仿真分析肺和肿瘤的变形误差。结果:得到在二次摆位中肺组织最大变形为21.24 mm,肿瘤最大变形为3.17 mm,并利用二次多项式拟合给出了误差模型,摆位验证后其误差变形均在此范围内,其中头脚方向变形最大。结论:基于自主设计的六自由度摆位医用机械臂提出一种通过前馈修正的位置控制方法,该方法在二次摆位过程中可以预先补偿肿瘤的位移误差,提高放疗精度和效率,减少对治疗靶区周围正常组织的损伤。 【关键词】靶区位姿;生物力学;变形误差;前馈修正     

Suture Endobutton与跖肌腱重建Lisfranc韧带的生物力学对比研究

目的通过Suture Endobutton与跖肌腱重建Lisfranc韧带的生物力学对比研究,评价两种方法对恢复Lisfranc关节稳定性的作用,为临床治疗Lisfranc损伤提供理论依据。方法选取10例成人新鲜尸体小腿标本,依次制备Lisfranc韧带完整模型、损伤模型及损伤后的Suture Endobutton或跖肌腱重建模型,并分别给予轴向或外展载荷,记录内侧楔骨(C1)~第2跖骨(M2)基底的平均位移变化。结果轴向载荷和外展载荷下,完整模型C1~M2的平均位移变化分别为(0.70±0.05)mm、(1.21±0.10)mm,损伤模型为(1.59±0.07)mm、(3.73±0.11)mm,Suture Endobutton重建模型为(0.84±0.04)mm、(1.29±0.06)mm,跖肌腱重建模型为(1.01±0.05)mm、(1.34±0.05)mm。轴向或外展载荷下,完整模型和重建模型C1~M2间位移变化明显小于损伤模型,差异具有统计学意义(P0.05);重建模型的位移变化略大于完整模型,但差异无统计学意义(P0.05);Suture Endobutton与跖肌腱重建模型之间位移变化相似,差异无明显统计学意义(P0.05);任一模型外展载荷时的C1~M2位移变化大于轴向载荷。结论 (1)在恢复Lisfranc关节稳定性上,Suture Endobutton与跖肌腱的重建方法提供的生物力学强度相似;(2)相对于轴向载荷的位移变化,外展载荷的实验结果差异更加明显,推荐使用外展载荷进行Lisfranc关节相关力学试验。     

通过脑形态及生物力学特性时序性变化推断死亡时间

目的探讨家猪脑组织形态学及生物力学特性时序性变化规律及其推断死亡时间(postmortem interval,PMI)的可行性。方法采集42个家猪脑组织,25℃恒温、75%恒湿气候箱内放置,每12 h(0、12、24、36、48、60 h;n=6)按照定时、定位、定向、定比、定量、定形"六定"规范切取额叶脑组织,甲醛固定,生物力学检测仪检测各组试件的生物力学参数并制备组织形态切片。结果 PMI 60 h内脑组织大体呈自溶腐败变色、瘫软、泥化、液化等趋势;PMI0~48 h脑白质间隙总面积及其累积光密度均明显增高;PMI 12~60 h极限载荷、平均力、弹性模量、断裂能量均呈下降趋势,其中极限载荷组间差异高度显著;平均力、弹性模量和断裂能量组间比较均差异显著。结论脑组织形态结构与生物力学性状变化之间呈明显负相关构效关系,死后0~60 h脑组织极限载荷"窗口期"最佳,可作为推断PMI的新方法。     

肌骨模型在膝关节生物力学研究中的应用进展

肌骨模型是基于生理学、工程分析和计算机三维图像技术的用于分析人体运动系统中肌肉与骨骼之间相对位置关系的几何模型,是分析人体生物力学特性的基础,由于其在研究人体肌肉骨骼系统生物力学上的优越性而越来越多地被应用.就肌骨模型在膝关节生物力学研究中的应用进展作一综述.     

外侧半月板后根部损伤不同缝合位置对膝关节生物力学的影响

目的对损伤的外侧半月板后根部进行不同位置的修复固定,比较不同缝合方式时膝胫股关节的生物力学结果,探讨外侧半月板后根部损伤最佳缝合术式。方法使用8例人体尸体膝关节,胫腓骨固定装置维持膝关节在0°位,在1 k N压缩载荷下,采用Tek-scan压力感测片收集膝关节外侧半月板后根部完整、外侧半月板后根部断裂、将外侧半月板后根部分别缝合至中心点、中心点偏后5 mm、中心点偏前5 mm、中心点偏外5 mm位置下的平均接触压力、峰值压力以及接触面积。结果在外侧间室,与完整状态相比半月板后根部损伤断裂后会导致平均接触压力和峰值压力明显增加(P0. 01),接触面积减少(P0. 05)。4种缝合固定方法均可减少平均压力和峰值接触压力,接触面积较根部断裂时均有增加。在半月板后根部中心点偏外5 mm缝合时,生物力学结果更接近完整膝关节(P0. 05)。比较缝合位点在根部中心点和中心点偏后5 mm时,平均接触压力影响差别微小,峰值接触压力、接触面积均无统计学差异(P0. 05)。在内侧间室,生物力学指标各组间均无统计学差异(P0. 05)。结论外侧半月板后根部发生撕裂后会导致膝关节外侧间室的平均接触压力、峰值压力以及接触面积相比正常膝关节发生显著改变;半月板缝合位置在原根部中心点偏外5 mm时,其生物力学功能更接近完整膝关节。     

生理曲度变直与正常的颈椎有限元建模与分析

建立生理曲度变直和曲度正常的颈椎全节段有限元模型,进行对比与分析.选取颈椎曲度变直患者采集CT数据,采用专用生物力学有限元软件构建高质量颈椎全节段模型,然后采用基于离散微分属性的体网格变形技术,将变直模型映射生成曲度正常模型,在进行有限元模型的验证后,用相同边界条件进行对比分析.结果表明,曲度变直模型活动度范围比正常范围减少16％～28％,应力增加4％～90％,C3-C4和C4-C5小关节、钩突关节、椎间盘容易出现应力集中,表明容易出现损伤和退化.通过使用新型建模软件和体网格变形技术,能方便构建生理曲度变直和正常模型,分析结果对临床诊断有指导意义.     

经椎弓根内固定手术治疗退行性腰椎侧凸合并椎管狭窄症

目的 探讨经腰椎后路矫形植骨内固定术治疗退行性腰椎侧凸合并椎管狭窄症(DLSS)的疗效.方法 回顾性分析2008年6月至2012年6月本院收治19例退行性腰椎侧凸并椎管狭窄患者的临床资料.所有患者均采用腰椎后路减压、矫形固定、融合手术治疗.采用症状视觉模拟评估表(VAS)、Oswestry功能障碍指数评分表(ODI)、腰椎冠状位Cobb角对患者治疗前和末次随访时神经功能恢复情况及矫正角度进行评价.结果 全部病例获得随访,随访时间6～31个月,平均13个月.术前患者平均VAS评分(7.14±1.04)分,ODI评分(63.89±11.78)％,末次随访患者平均VAS评分(2.35±0.98)分(与术前比较,P＜0.05),ODI评分(25.54±9.72)％(与术前比较,P＜0.05),Cobb角由术前平均(24.32°±10.52°)矫正至术后平均(10.56°±7.12°),ODI改善优良率为73.68％.随访期间矫正角度无明显丢失及内固定断裂,植骨融合率100％.结论 腰椎后路节段减压植骨内固定是一种治疗退行性腰椎侧凸合并椎管狭窄症的有效方法之一.     

持续过度应力作用下兔胫骨生物力学性质的动态实验观察

为进一步观察持续过度应力作用下兔胫骨生物力学性质的动态变化,本实验以青紫兰兔37只,进行大强度主动跑跳试验,并于不同训练周期采集胫骨标本进行扭转破坏实验。实验发现:(1)兔胫骨生物力学性质表现出明显的周期性;在本实验里该周期约为6周。(2)在每周期的第2～3周胫骨生物力学性质显著变化,抗变形能力降低-扭转刚度急剧下降(69．7％,P<0．01),柔韧系数明显升高(203．2％,P<0．05),破坏扭转角明显增加(102．9％,P<0．05);力学强度下降-破坏扭矩、破坏能量吸收和破坏能量吸收密度显著低于对照(多低于对照50％,甚至仅为其34．5％;P<0．01或P<0．05)。我们有理由认为:在持续应力作用下,骨组织的力学性质有明显的波动,表现出一定的周期性,在本实验中胫骨的力学性质变化周期约为6周;在训练周期的2～3周,胫骨生物力学性质明显下降。