脊柱颈胸结合部C5~T2三维有限元建模与验证

目的基于CT图像数据建立人体脊柱颈胸结合部C5~T2的三维有限元模型,并验证模型的正确性和有效性。方法采用Mimics、Geomagic和Hypermesh软件对人体脊柱颈胸结合部C5~T2椎体进行三维重建、模型修复和有限元前处理,对模型顶面施加±0.5、1、1.5、2 N·m扭矩,用于模拟人体前屈和后伸活动时所产生的载荷作用,使用ANSYS软件计算脊柱颈胸结合部C5~T2节段在前屈和后伸承受扭矩载荷作用时的关节活动度(range of motion,ROM),将计算结果与前人研究结果进行对比分析。结果人体脊柱颈胸结合部C5~T2三维模型中C5~6、C6~7、C7~T1和T1~2各节段椎体在1 N·m载荷作用下,前屈时ROM分别为4.30°、3.21°、1.66°和1.41°,后伸时ROM分别为3.47°、2.86°、0.96°和0.92°。前屈时最大应力出现在椎体前缘,后伸时椎体后缘出现较大应力。ROM和应力分布的趋势与前人研究结果相一致。结论建立的脊柱颈胸结合部三维模型精确逼真,符合脊柱颈胸结合部的生物力学特性,模拟结果可为临床病理研究和颈胸部手术术式的评价提供理论依据。     

颈胸段脊柱全脊椎切除术后不同重建方式的有限元分析

目的 基于CT图像对人体颈胸段脊柱C5~T2节段进行三维模型重建,采用有限元方法探究椎弓根螺钉、钛网和钢板等不同内固定器械组合对颈胸段脊柱全脊椎切除（total spondylectomy, TS）术后稳定性的影响及内固定器械的应力分布。方法 建立颈胸段脊柱C5~T2节段健康完整模型,并通过与体外实验关节活动度（range of motion, ROM）结果对比验证模型有效性。在健康完整模型基础上,建立颈椎C7节段行TS后的4种重建模型：TM+AP+DPS模型（钛网+前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉固定）,TM+AP+SPS模型（钛网+前路钢板+后路单节段椎弓根螺钉固定）;TM+DPS模型（钛网+后路双节段椎弓根螺钉固定）;AP+DPS模型（前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉固定）,并分析各重建模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右扭转时的ROM及内固定器械的应力分布情况。结果 TS术后重建会大幅度降低重建节段ROM,模型的重建节段ROM均下降超过93%,后路单节段螺钉固定时,钛网出现应力集中现象。结论 4种模型重建节段固定效果相近,后路双节段螺钉固定的3种模型中内固定器械应力分布较为平均,模型整体稳定性优于后路单节段固定模型。     

人体机能替代装置教学方法改革探索

人体机能替代装置课程是生物医学工程中医疗器械专业研究领域的一门专业基础课,是一门综合性、应用性和实践性要求比较强的课程,其教学方法和教学内容必须结合现代快速发展的医疗器械新产品、新技术、新材料和新工艺对传统教学手段进行改革,来提高教学效果和教学质量,从而培养适合医疗器械领域的高水平、高素质的有用人才.     

基于CT图像下颈椎C4-C6节段三维有限元模型的建立及验证

选取下颈椎C4-C6活动节段的CT图像数据建立三维模型,其中包括颈椎C4-C6节段完整的各节椎体、椎间盘、终板、关节和5种韧带等结构模型。模拟前屈、后伸、左右侧弯、左右轴向旋转6种工况下的生物力学特性,经与离体实验和有限元结果对比分析证明,验证模型的可靠性。相同条件下,模型的关节活动度和应力分布特征与他人研究结果相似。该有限元模型可以分析颈椎生物力学特性,并为下颈椎临床诊断和植入物的力学性能研究奠定良好的基础。     

卵巢切除和衰老对基底前脑的胆碱能神经元的影响

目的：本实验通过观察卵巢切除和衰老对基底前脑的内侧隔核和斜角带水平肢的乙酰胆碱转移酶胆碱能神经元变化，来探讨卵巢切除和衰老对基底前脑的胆碱能神经元胞体和突起的影响。方法：通过利用乙酰胆碱转移酶免疫组织化学的方法观察正常成年雌性组、切除卵巢组和老年组的动物胆碱能神经元形态和突起的变化。结果：切除卵巢组的动物的胆碱能神经元的细胞数(237&;#177;8)，细胞大小(100.86&;#177;37.01)μm^2，突起长度(100．86&;#177;37.01)与正常成年雌性组之间有明显的差异性(t=4.82～33．08，P&;lt;0．05)。正常雌性组和老年组的乙酰胆碱转移酶的细胞数(320&;#177;11，185&;#177;12；220&;#177;14，164&;#177;11)，细胞大小(172&;#177;63，200&;#177;69；125&;#177;38，129&;#177;44)，突出数目(1．17&;#177;0.45，164&;#177;0．23；0．76&;#177;0．45，117&;#177;0．42)有明显的差异性(t=9．11～31．02，P&;lt;0．05)。结论：切除卵巢和衰老能够引起基底前脑的胆碱能神经元胞体大小、数目及其突起数目的明显减少，这有可能解释衰老或神经退行性疾病导致的认知功能障碍。     

Ⅱ型糖尿病兔大脑皮质和海马神经元的神经丝蛋白表达

Objective: To investigate the morphological changes of the neuronal neurites in diabetic rabbitbrain. Methods: Twenty-four New Zealand White rabbits were divided into 2 groupes: control group and type Ⅱdiabetic group induced by high-carbohydrate and high-fat diet. The levels of blood sugar and insulin were detect-ed at week 0(w0), w4, w8, w13, w18, w23 and w28. Brain tissue was stained by Nissl staining and immunohis-tochemistry with a specific antibody to neurofilament proteins. Result: In diabetic rabbits, the amount of large pyra-     

下颈椎全脊椎切除术后两种内固定重建方法的有限元分析

研究下颈椎C5椎体全脊椎切除术(TS)之后,前后路不同联合内固定重建方法对颈椎稳定性的影响。基于CT图像建立下颈椎C3-C7节段完整无损模型,在无损模型基础上,建立C5全脊椎切除术后两种内固定重建模型：一为钛网重建+前路钢板+后路单节段椎弓根螺钉模型(TM+AP+SPS);二为钛网重建+前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉模型(TM+AP+DPS)。对模型分别施加0.5、1.0、1.5、2.0 N·m的扭矩,分析两种模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右扭转等工况下的关节活动度（ROM）以及钛网、钢板、椎弓根螺钉的应力分布情况。结果表明,重建节段ROM随着扭矩的增大而增加,呈现出非线性的趋势,TM+AP+SPS模型的增加幅度较大。1.0 N·m工况下,两种模型重建节段ROM均减少83%以上;TM+AP+SPS模型在后伸、侧弯和扭转时,邻近节段的ROM均增加11%以上,C6-C7节段的ROM在扭转时增加41.79%,TM+AP+DPS模型的邻近节段ROM则显著降低。TM+AP+SPS模型和TM+AP+DPS模型中钛网应力分别集中于受压侧和后方。TM+AP+SPS模型的邻近节段有较大的代偿活动,TM+AP+DPS模型各节段ROM均大幅度减小,TM+AP+DPS模型的稳定性更好。     

制备工艺对同种异体骨生物力学特性的影响

背景:同种异体骨材料经过灭菌和降低免疫原性等物理方式和化学方法处理后,要求其保留一定的生物活性和生物力学特性.目的:观察5种不同制备工艺对同种异体骨生物力学特性的影响.设计、时间及地点:对比观察实验,于2008-10在上海理工大学生物力学与康复工程研究所完成.材料:新鲜尸体的股骨,由上海亚朋生物技术有限公司合作医院提供.方法:将新鲜尸体的股骨经过预处理后,制成形状大小相同的骨块移植材料,采用Y射线辐照、高压冲洗后短超声、切割后长时间超声、化学处理后短超声和常规工艺5种不同制各工艺进行处理,经深低温冷冻保存1个月后取出,在Instron实验机上进行轴向压缩实验,加载过程为匀速准静态,速度为0.1 mm/min.主要观察指标:同种异体骨轴向压缩下载荷一位移曲线和应力-应变曲线.结果:不同制备工艺下同种异体骨所承受的最大压缩载荷范围在1.1～2.1 kN,其中,Y射线辐照骨承受的载荷最大,常规工艺处理骨承受的载荷最小,高压冲洗后短超声骨的承载能力与v射线辐照骨的承载能力较接近.在骨的弹性限度范围内,化学处理后短超声骨的弹性变形区最小,刚度最大,切割后长时间超声骨的刚度最小,其余处理方法位于这两者之间.此外形状和结构相似的同种异体骨,应力一应变曲线的变化趋势相同,所承受的最大屈服应力值为4.5～9.5 MPa.结论:不同制备工艺对骨的屈服应力、弹性应变量及弹性模量等生物力学参数均有不同程度的影响.     

制备工艺对同种异体骨生物力学特性影响的研究

目的 研究五种不同制备工艺对同种异体骨生物力学特性的影响。方法 将新鲜尸体的股骨经过预处理后,制成形状大小相同的骨块移植材料,采用五种不同制备工艺进行处理,经深低温冷冻保存,一个月后取出进行生物力学实验。结果 不同制备工艺下同种异体骨所承受的最大压缩载荷范围在1.1KN-2.1KN之间,所承受的最大屈服应力值位于4.5MPa-9.5MPa之间。结论 不同制备工艺对骨的屈服应力、弹性应变量及弹性模量等生物力学参数均有不同程度的影响,但形状和结构相似的同种异体骨,应力—应变曲线的变化趋势相同,实验数据可为临床应用同种异体骨材料提供理论依据。     

下颈椎C3-C7活动节段三维有限元的建模和验证

基于CT图像数据结合图像处理软件建立人体下颈椎C3-C7活动节段的三维有限元模型,并验证模型的有效性。选取一名健康志愿者颈椎CT数据,建立包括椎体、后部结构、终板、椎间盘、韧带和关节突等部分的下颈椎C3-C7三维有限元模型,赋予颈椎组织不同成分的材料属性,模拟人体颈椎在正常生理状态下承受扭矩载荷时,前屈、后伸、侧弯和旋转等运动情况下颈椎椎体、椎间盘和小关节的生物力学特性。颈椎C3-C7活动节段在四种工况下的活动范围与前人离体实验和有限元分析的研究结果基本吻合,颈椎椎体、椎间盘和小关节的应力分布符合其生物力学特性。下颈椎C3-C7活动节段的模拟结果符合人体的真实运动规律,为临床颈椎的生理、病理研究以及植入器械的力学性能分析奠定理论基础。