人体胸廓三维有限元模型的建立及应力分析研究

目的建立人体胸廓有限元计算机模型,并对模型进行模拟胸部按压应力分析以验证其有效性,为探讨心肺复苏时胸外按压的机制及临床效果提供生物力学研究的新思路。方法采用螺旋CT对一成年男性新鲜尸体标本进行胸部扫描,在此基础上建立完整人体胸廓的三维有限元模型。对模型进行垂直方向模拟按压加载,分析胸廓各部位的位移及应力分布。结果建立了包括锁骨、肋骨、脊柱等结构的人体胸廓的三维有限元模型,共356562个节点、215808个单元,并依据CT图像灰度值将模型区分为6种材料性质。垂直方向按压加载,向下移位最大部位是胸骨,而应力集中部位是肋骨最后部。结论重建的人体胸廓具有非常精确的组织结构信息,能够为人体胸廓按压提供生物力学仿真基础。     

新鲜与防腐股骨近段标本的生物力学差异

背景:由于新鲜标本的缺乏,防腐标本用于实验研究增多.目的:观察新鲜与防腐股骨标本之间的生物力学特性的差异.设计、时间及地点:对比观察试验,于2008-08/09在南方医科大学广东省生物力学重点实验室完成.材料:随机选择地区、种族、性别相同的青壮年新鲜和甲醛浸泡6～12个月的防腐股骨头标本各6个,X射线摄片排除骨折、肿瘤、结核及先天畸形.方法:选择静止站立单腿支撑股骨头受力模型,MTS生物力学测试机测试800 N载荷下的股骨近段的载荷-应变关系、垂直位移和刚度,施加在模型上的总载荷为800 N,以200 N分级增量方式加载;试验机速度控制在1.4 mm,min进行加载.主要观察指标:①新鲜与防腐标本的载荷-应变关系.②股骨头的载荷-位移关系.⑧股骨头的轴向刚度.结果:新鲜和防腐标本在正常生理载荷下的载荷-应变关系都基本呈线性变化:在载荷为800 N时,防腐标本的位移明显大于新鲜标本的位移(P<0.001);新鲜标本的轴向刚度大于防腐标本(P<0.001).结论:由于甲醛对防腐股骨标本骨质的影响,平均应变、垂直位移及刚度均与新鲜标本有明显差异.但仍能有效维持近段股骨的正常力学传递,在新鲜标本的获得日益凼难的情况下,防腐股骨标本在一定程度上可以替代新鲜标本进行生物力学研究.     

经后路椎弓根钉置入内固定结合硫酸钙椎体成形治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学特征

背景:目前硫酸钙骨水泥用于胸腰椎压缩性骨折的生物力学研究仅限于骨折椎的单个椎体,未对脊柱压缩性骨折经后路椎弓根固定以及骨折椎体硫酸钙骨水泥成形后的脊柱单元进行生物力学分析,如作为一个整体进行分析更符合临床的实际情况.目的:分析经后路椎弓根螺钉置入内固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学性能.设计、时间及地点:对比观察,于2009-03在上海大学生物力学研究所完成.材料:采集15具新鲜成年小牛胸腰椎标本,制成T_(11)～L_1脊柱功能单位,将标本分成3组,即正常完整标本组、后路复位椎弓根钉固定组及椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形组.方法:除正常完整标本组外,将其他两组标本制成T_(12)椎体屈曲压缩性骨折模型,分别采用后路复位椎弓根钉固定及后路复位椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形术.主要观察指标:3组标本在WE-10型万能材料试验机上加载不同级别载荷,在轴向压缩、屈曲、伸展、侧屈4种状态下检测脊柱功能单位的载荷-应变关系、载荷-位移关系、强度、刚度及抗扭等生物力学性能,进行组间比较.结果:胸腰椎载荷-应变及载荷-位移关系呈线性变化,椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形组的椎体和椎间盘平均应变比后路复位椎弓根钉固定组低14%和12%,比正常完整标本组的低21%和13%.3组标本位移比较,椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形组位移分别比后路复位椎弓根钉固定组、正常完整标本组减少25%和37%.胸腰椎脊柱功能单位的椎体和椎间盘的强度,椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形组比后路复位椎弓根钉固定组高14%和24%,比正常完整标本组高13%和20%.胸腰椎刚度方面,椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形组比后路复位椎弓根钉固定组、正常完整标本组分别高44%和53%.胸腰椎脊柱功能单位最大抗扭强度方面,椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形组分别比后路复位椎弓根钉固定组、正常完整标本组高18%和30%;扭转刚度方面,椎弓根钉固定结合硫酸钙椎体成形组分别比后路复位椎弓根钉固定组、正常完整标本组高30%和40%.以上数据差异均具有显著性意义(P<0.05).结论:经后路椎弓根螺钉置入内固定结合硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎压缩性骨折的生物力学性能是优越的,不但强度、刚度大,而且术后的胸腰椎体稳定,有利于减轻内植物的应力负荷,进而降低螺钉的松动、折断发生率及术后椎体高度的丢失.     

人气管软骨的拉伸力学特性

背景:气管损伤缝合与新型人工气管的研制都需要了解气管软骨的拉伸力学特性以修复、重建气管功能.以往的国内外研究对人工气管的生物力学报道较多,而对人气管软骨生物力学的报道较少.目的:以一维拉伸实验方法观察气管软骨的力学性质.方法:正常人新鲜尸体气管标本2个,标本获取征得家属同意.取出标本,在常温下解冻,以手术刀切取气管软骨试样标本加工成试样长度25 mm,宽度5 mm,厚度1.8～2.2 mm试样20个,在日本岛津电子万能试验机上对20个气管软骨试样进行一维拉伸实验,拉伸实验速度为5 mm/min.观察试件拉伸最大载荷、最大位移、最大应力、最大应变、弹性模量、应力-应变曲线.结果与结论:人尸体气管软骨最大载荷为(60.946±10.377)N,最大位移为(1.973±0.159)mm,最大应力为(6.229±1.125)MPa,最大应变为(32.825±2.776)%.气管软骨的应力-应变曲线为指数关系变化的,曲线最初的低坡部分是由于施加拉力的方向与胶原蛋白结构的排列一致,曲线的陡峭部分代表胶原蛋白本身的拉伸刚度.为描述气管软骨一维拉伸中的应力应变关系,对气管软骨实验数据各取15个点应力-应变数据采用多项式,以最小二乘法进行拟合,得出应力(δ)-应变(ε)关系式:σ(ε)=-0.1 11 3e~5+1.602 1e~4-7.821 6e~3+17.995 1e~2+3.624e.实验结果显示,气管软骨具有较强的承受载荷和抵抗变形能力,反映其具有黏性又有弹性的黏弹性力学特性,支持软骨的力学性质与软骨胶原含量呈正相关的观点.     

个体化钛合金掌指关节假体的生物力学研究

背景:目前国内外对非个体化假体的生物力学研究较多,而对个体化假体的生物力学资料尚缺乏.目的:探讨运用生物力学实验方法观测个体化假体生物力学的优越性.方法:①实验将经重建及快速成形制造的人个体化钛合金示指掌指关节标本设为个体化假体组;其对侧手标本的示指掌指关节为对照组;取5侧正常人手标本为正常对照组.在个体化假体组掌指关节植入个体化假体;对照组掌指关节植入Swanson假体.②利用CSS-44020试验机来模拟对3组标本分别以50,100,150,200,250,300,350 N施加垂直载荷.③观察相应掌、指骨所受的应变变化,并绘制相应的载荷-应变曲线,观察和对比个体化假体、Swanson假体和正常掌指关节的生物力学特点.结果与结论:掌、指骨被垂直加压后,所受应变随着载荷加大而逐渐增大,观察各组数据,在实验测试范围内各应变片所测得应变值基本呈正态分布;掌骨在不同载荷下的应变要大于近节指骨.掌骨与近节指骨的应变变化在300～350 N出现了"平台期".在压力为50 N时,各组掌、指骨所受的应变没有差别.大于100 N时,对照组与个体化假体、正常对照组应变相比差异均有显著性意义,而个体化假体、正常对照组间应变差异无显著性意义.说明个体化钛合金假体更符合掌指关节的解剖学形状,也就更符合正常掌指关节的生物力学,因此个体化钛合金假体要优于Swanson假体,为临床提供了一种新型理想的掌指关节假体.     

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.     

股骨头负重区松质骨的压缩力学特性

背景松质骨力学特性在代谢性疾病、骨折、关节退行性变的内在发生规律中具有意义.目的了解松质骨的生物力学特性.设计以股骨标本为单一样本的实验观察.单位上海第二医科大学附属第九人民医院骨科生物力学实验室.对象2001-05/07完成于在上海第九人民医院骨科生物力学实验室,选取19具男性尸体股骨头.方法取19具新鲜青年(30岁左右)尸体股骨.对股骨头负重区的松质骨进行压缩测试.主要观察指标标本的屈服载荷、极限应力、极限应变、能量值、弹性模量.结果测算松质骨各项压缩数据,其中屈服载荷的平均值为(410.64±190.29)N,极限应力为(8.69±3.75)MPa,极限应变为(10.84±6.58)%,能量值为(2.54±1.89)J,弹性模量为(40.77±32.12)MPa.加载初期松质骨呈弹性变形,此后横截面增大抗压能力增强.结论试验表明松质骨力学性能主要是缓解外力冲击加压.     

弹簧-阻尼型模拟人胸廓在心肺复苏按压下的力学特性

目的 测试以变刚度弹簧组与阻尼器并联结构作为阻力部件的模拟胸廓在心肺复苏按压下的按压力-胸骨位移关系,并与现有的心肺复苏模拟人、"典型人"参数及1例真人试验数据比较.方法 自制测量机构,采用2005国际心肺复苏指南标准对模拟胸廓及多种模拟人进行按压操作,获得按压力与位移的动态数据,同时对已发表的"典型人"和1例采用图像处理算法提取的真人数据,分别做出力-位移滞回曲线,并采用麦夸特法(LevenbergMarquardt) + 通用全局优化法进行曲线参数优化,获得相应的参数.结果 获得了模拟人、新型胸廓、"典型人"和1例真人的参数及滞回曲线图.对滞回曲线和曲参数进行了分析比较.结论 以变刚度弹簧组与阻尼器并联结构作为阻力部件的模拟胸廓较真实地模拟了人体胸廓在心肺复苏按压下的力学特性,较现有的各款国内外模拟人更接近于真人数据和"典型人"参数.     

纵向生理加压外固定器的生物力学分析

背景:目前骨外固定器大多为刚性结构,对骨折端存在过多的应力遮挡,影响骨折愈合速度及骨痂质量,甚至骨折发生不愈合。目的:观察纵向生理加压外固定器固定胫骨中段横断骨折后与人体正常胫骨生物力学强度的差异。方法:选取12根新鲜胫骨标本随机分为试验组和对照组,试验组分别用线锯造成胫骨中段横断骨折,纵向生理加压外固定器固定;对照组即正常胫骨。分别进行轴向载荷、弯曲载荷、扭转载荷作用下的力学实验,记录每一级加载后胫骨的位移及扭转角度,计算出轴向压缩刚度、弯曲刚度及扭转刚度。结果与结论:在生理范围内加载下,试验左右应变略大于对照组,但其固定后整体刚度与对照组无显著性差异(P>0.05);试验组的弯曲应变大于对照组,但其整体刚度与对照组无显著性差异(P>0.05);两组整体扭转刚度无明显差异(P>0.05);试验组极限弯曲载荷明显大于对照组(P<0.05)。提示纵向生理加压外固定器能够达到足够的生物力学强度,有良好的稳定性,对骨折能起到生物学固定。     

纵向生理加压外固定器的生物力学分析

背景：目前骨外固定器大多为刚性结构,对骨折端存在过多的应力遮挡,影响骨折愈合速度及骨痂质量,甚至骨折发生不愈合。目的：观察纵向生理加压外固定器固定胫骨中段横断骨折后与人体正常胫骨生物力学强度的差异。方法：选取12根新鲜胫骨标本随机分为试验组和对照组,试验组分别用线锯造成胫骨中段横断骨折,纵向生理加压外固定器固定;对照组即正常胫骨。分别进行轴向载荷、弯曲载荷、扭转载荷作用下的力学实验,记录每一级加载后胫骨的位移及扭转角度,计算出轴向压缩刚度、弯曲刚度及扭转刚度。结果与结论：在生理范围内加载下,试验左右应变略大于对照组,但其固定后整体刚度与对照组无显著性差异（P〉0.05）;试验组的弯曲应变大于对照组,但其整体刚度与对照组无显著性差异（P〉0.05）;两组整体扭转刚度无明显差异（P〉0.05）;试验组极限弯曲载荷明显大于对照组（P〈0.05）。提示纵向生理加压外固定器能够达到足够的生物力学强度,有良好的稳定性,对骨折能起到生物学固定。     

韶关市农村留守儿童孤独感状况调查

目的了解广东省韶关市农村地区留守儿童孤独感现状及其影响因素。方法对韶关市某地区两所农村小学3～6年级学生中的489名留守儿童采用儿童孤独量表和自编调查表进行问卷调查。结果17．6％留守儿童存在孤独感，不同性别孤独感发生率无差异性，不同年龄及不同年级间孤独感发生率差异均有极显著性（P〈0.01）；随年级增加，孤独感发生率呈下降趋势（X^2趋势=5．970，P〈0.05）。留守儿童孤独感与健康状况、学习成绩、学习困难程度、父母教育方式、父母间关系和老师教育方式等因素显著相关（P〈0.01～0．05）。结论农村地区留守儿童中存在一定程度的孤独感问题，老师和家长应以正确的态度和方法对待留守儿童，以减少其孤独感的发生。     

产科新生儿不同部位经皮测黄报警预值的可靠性观察

目的对比观察产科新生儿不同部位经皮胆红素（TCB）报警预值的可靠性。方法132例产科新生儿采取随机数字分组法分为正常产组和剖宫产组各66例,新生儿均于产后第4天同一时间点应用KJ8000经皮测黄仪分别测量额、胸、腹、额胸、额胸腹TCB值,TCB〉12．9mg／dl者,取得亲属同意抽取静脉血检测血清胆红素（SB）,对比分析不同部位TCB及其与sB值的差异。结果两组分别有17例或21例达到TCB报警预值。两组TCB或sB相同方法及相同部位比较,差异无统计学意义（P〉0．05）;两组TCB不同部位对比,额部值最低、胸部值最高,且与其他部位同组对比差异均有统计学意义（P〈0．01）;两组sB值对比差异无统计学意义（t=1．53,P〉0．05）,与不同部位TCB对比均以胸部数值差异无统计学意义（P〉0．05）,而与其他部位TCB两组差异均有统计学意义（P〈0．01）。结论正常产与剖宫产新生儿术后sB对比差异无意义;TCB动态监测以胸部结果更接近SB。     

Determination of loss of quality of life

Physiatrists are a valuable resource in legal settings, where assessment of functional capacity to perform work and of future medical needs must be determined. Physiatrists help determine what future medical care is needed to restore and maintain an individual at the maximum level of life function. This article focuses on the use of a quality of life (QOL) rehabilitation model, rather than a medical model, for enhancing functional performance, modifying environments, and facilitating patient coping. We discuss use of the QOL model to describe and influence a patient's physical, psychological, cognitive, vocational/economic, and social/leisure domains.     

血液透析患者家庭护理提供者的生活质量调查

目的:了解江汉油田血液透析(血液透析)患者家庭护理提供者(护理者)的生活质量。方法:对60例血液透析患者的家庭护理提供者进行一般情况和生活质量综合评定问卷(QOLI-74)调查,并进行相关性和多因素回归分析。结果:家庭护理提供者各维度的主观生活满意度与其客观指标相关,但也与其需求、年龄、文化程度、与患者的关系有关。结论:客观状态是影响主观生活满意度的重要因素,同时应考虑护理者的需求、年龄、文化程度、与患者的关系对护理者主观生活满意度的影响。     

恶性血液病患者配偶生活质量评估

目的了解恶性血液病患者配偶的生活质量,提高其生活质量,以更好地配合患者治疗。方法应用生活质量综合评定问卷(GQOLI)对83例恶性血液病患者配偶及正常对照组人群进行生活质量评估。结果恶性血液病患者配偶的GQOLI总分及躯体功能、心理功能、社会功能和物质生活维度得分均较正常对照组显著降低(P<0.01或P<0.05),其中女性配偶GQOLI总分及心理功能和社会功能维度得分较男性配偶显著降低(P<0.01或P<0.05)。结论恶性血液病患者配偶的生活质量较正常人群下降,其中女性配偶生活质量下降更明显,需要积极进行心理干预。