尸体植入新型人工腰椎间盘腰椎节段生物力学测试

目的:评价植入新型人工腰椎间盘的腰椎节段的稳定性和压缩力学性能。方法:将人工腰椎间盘植入6具新鲜青壮年尸体标本的L4-5椎间隙,进行三维运动范围和压缩刚度测试,并与植入前和髓核切除后进行比较。结果:新型人工腰椎间盘植入后,腰椎节段的三维运动范围为前屈146°,后伸66°,左侧弯79°,右侧弯89°,左轴向旋转85°,右轴向旋转87°。其压缩刚度比髓核切除后高(P<005)。结论:新型人工腰椎间盘植入后既保证了腰椎节段的三维运动功能,又起到了稳定脊柱的功能。     

下颈椎后路内固定器对失稳颈椎固定作用的生物力学评价

目的 评价下颈椎后路内固定器重建失稳颈椎稳定性的生物力学性能。方法 5具新鲜颈椎尸体标本制造脱位模型后依次用棘突钢丝、侧块螺钉、自制螺钉、椎弓根螺钉固定，用脊柱三维运动测量系统测算其运动范围。结果 棘突钢丝在屈伸和侧弯时的运动范围可恢复完整颈椎水平，但旋转时的运动范围比完整颈椎大。侧块螺钉和自制螺钉的运动范围均较完整颈椎小，且侧弯和旋转的运动范围明显小于棘突钢丝。椎弓根螺钉侧弯和旋转的运动范围最小。内固定相邻节段的运动范围虽有变化，但差异无显著性(P＞0．05)。结论 棘突钢丝可重建失稳颈椎的屈伸稳定性，但侧弯和旋转稳定性欠佳，侧块螺钉和自制螺钉优于棘突钢丝，椎弓根螺钉的稳定性最强。     

改进型EdWards器械固定不稳定胸腰椎骨折的生物力学评价

目的评价改进型Edwards器械modifiedEdwardsinstrumentationMEI固定不稳定胸腰椎骨折即刻和承受周期性载荷后的稳定性,并与CCD器械相比较。方法在12具新鲜成人胸腰椎标本T9～L5的L1椎体上制备楔形骨折模型,分为两组,分别采用MEI和CCD内固定器恢复脊柱的稳定性。对固定后的脊柱施加0.5Hz的疲劳载荷共1500次,然后评价正常、损伤、固定和周期性加载后胸腰椎节段进行前屈/后伸、左/右侧弯和左/右旋转等运动时的稳定性,经脊柱三维运动测量系统测出脊柱节段的运动范围。结果1L1椎体压缩骨折后,胸腰椎在6个运动方向上均出现不稳。2MEI固定后,T12～L2节段前屈、后伸和侧弯运动的范围均小于对照组,但轴向旋转运动范围大于对照组;周期性加载后胸腰椎节段在所有方向上的运动范围均有所增加,以右侧弯最为明显P<0.01。3CCD固定后,T12～L2节段在6个方向上的运动范围均显著减小;与对照组相比,周期性加载后胸腰椎节段的运动范围也显著减小均P<0.05,但右侧弯除外。4CCD固定后,T12～L2节段左旋、疲劳后侧弯及旋转运动范围明显小于MEI固定组P<0.01或P<0.05。结论MEI固定可为脊柱前屈、后伸和侧弯运动提供即刻稳定性,但不能恢复旋转运动的稳定性;在周期性加载后,胸腰椎节段侧弯运动的稳定性丧失。而经CCD固定后,侧弯和旋转运     

胫骨骨折不同手术固定器材的生物力学研究及其临床意义

目的：确定不同固定器材在胫骨骨折固定中的优缺点。方法：将30具胫骨标本制成中段横行无缺损骨折模型,行单侧外固定支架（UADF）、Crosse-Kempf钉、TCP三种器材固定后,测试各项生物力学性能。结果：抗压刚度GK钉最强,弯曲刚度TCP最强,UADF此二项刚度差,抗扭刚度三者无差异。结论：UADF生物力学性能差,TCP易产生应力遮挡,GK钉固定坚强,术后能早期下地,弹笥模量适中,应力遮挡小,较符合生物力学固定原则。     

下颈椎后路螺钉技术的拔出强度研究

目的：评价下颈椎后路螺钉不同植钉方法的拔出强度。方法：4具新鲜颈椎尸体标本（C3－C6）,用侧块螺钉Roy-Camille法与Magerl法,自设计螺钉植入法及椎弓根螺钉植入法拧入螺钉,测试其最大拔出力、最大拔出能量和钉道长度。结果：Roy-Camille法与Magerl法最大拔出力相近,自设计螺钉植入法较Roy-Camille法与Magerl法明显增加,钉道长度也存在明显差异,椎弓根螺钉的拔出力最大。最大拔出力与钉道长度存在相关性。结论：自设计螺钉植入法钉道长,抗拔出能力高且安全。     

新型活性修饰聚乳酸组织工程骨的体外成骨研究

[目的]探讨氨等离子体改性、酰胺键接枝甘氨酸-精氰酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸(GRGDS)短肽的活性修饰方法对消旋聚乳酸(PDLLA)组织工程骨体外成骨能力的影响.[方法]制备圆片状直径8 mm、厚1 mm的PDLLA三维多孔支架,分为三组:表面氨基化PDLLA(aminated PDLLA,A/PDLLA,A组),接枝肽A/PDLLA(peptides conjugated A/PDLLA,PA/PDLLA,PA组),以未经处理的PDLLA(P组)作为对照组.实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)检测符组材料上骨髓间允质干细胞(BMSCs)、骨钙素(OCN)、Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)、碱性磷酸酶(ALP)、骨形态发生蛋白-2(Bmp-2)和骨桥蚩白(OPN)mRNA的表达变化并进行ALP活性测定和钙黄绿素矿化荧光染色.[结果]qPCR结果示:第3 d,PA组各基因表达倍数均较P组高;除OCN外的各基因表达也均较A组高.第7 d,A组OCN(13.13±1.28)、Col-Ⅰ(23.71±6.51)和OPN(27.4±7.17)mRNA表达倍数为最高,PA组次之.第14 d,多数基因表达上调,A组和PA组表达倍数较对照组明显增高.PA组OCN(49.21±7.03)、ALP(24.26±3.41)和BMP-2(11.82±2.38)mRNA的表达较A组高,差异有统计学意义(P＜0.05).ALP活性检测结果示:A组和PA组ALP活性持续升高,P组活性第21 d较第14 d时略有下降.第7 d,A组和PA组之间ALP活性比较无统计学意义(P＞0.05),但均高于P组(P＜0.01);第14 d和第21 d,三组间ALP活性两两比较均有统计学意义,ALP活性PA组＞A组＞P组.钙黄绿素矿化荧光染色观察示,骨支架上钙盐沉积与ALP的活性变化趋势相平行.[结论]氨等离子体改性能够促进聚乳酸组织工程骨支架上BMSCs早期向成骨细胞分化,改性后接枝GRGDS肽的新型活性修饰PDLLA具有更好的促BMSCs体外成骨能力.     

皮质骨圈在椎弓根钉固定系统中支撑作用的生物力学评价

目的：了解脊椎椎弓根钉固定系统在人体皮质骨圈（allograft fusion cage,AFC)植入椎间隙前后对脊柱稳定性的影响。方法：在8具新鲜成年猪离体腰椎标上，以L2－3，L3－R，L4－5节段为实验对象，测试各节段在正常状态下（正常组）、椎间盘切除并Steffee钢板固定（内固定组）、椎间盘切除AFC植入Steffee钢板固定（AFC组）等三种种状态下的轴向压缩刚度。结果：（1）内固定组节段轴向压缩刚度为正常组的14．0％；（2）AFC组节段的轴向压缩刚度明显增加，达到了正常椎间的轴向压缩刚度；（3）在相同轴向压缩载荷作用下，AFC给椎弓根钉受力移位较内固定组明显减小。结论：脊椎椎弓根钉固定系统在AFC椎间植入后，对脊椎稳定性较无AFC植入显著增强，其受力移位明显减小，即可显著减少临床断钉。钢板折弯的机会。     

膝关节的粘弹特性

对6例人体膝关节标本进行研究以了解其两种不同的粘弹特性:蠕变和应力松弛现象。 首先,施加恒定的瞬时载荷于有或无半月板的膝关节,整个测试过程膝关节保持完全伸直。结果发现,在压缩载荷作用下,蠕变逐渐增加,但无论有否半月板,两者之间无显著差异。测试5分钟的蠕变与通过Maxwell体VoiRt体模型推导出的值完全一致。 其次,在上述测试基础上,保持瞬时蠕变10分钟。虽然膝关节的蠕变保持恒定,但由于软骨的应力松弛现象,股骨髁与胫骨平台之间的力随时间推移而下降,力下降的程度取决于施加的载荷和持续时间。在2牛顿和100牛顿时,力的下降分别为46％和58％。这些值显著大于蠕变测试,结果的估计值。同时,在施加载荷后和实验结束时以压力传感器测定胫股间接触压力。接触压下降区与区之间各不相同,特别是无半月板的膝关节,结果表明,无论有无半月板,膝关节均有良好的蠕变顺应性,而且,应力松弛的局部差异很大。     

寰枢椎后路柔性固定的生物力学研究

目的分析细棒、PEEK棒固定对寰枢关节稳定性的影响。方法采用6具新鲜成人枕骨(occipital bone,Oc)~颈椎C4节段进行测试,模拟以下手术及固定状态:①完整状态;②损伤状态:枢椎齿状突II型骨折;③坚强固定:寰枢椎均采用普通椎弓根螺钉固定,直径3.5 mm钛棒连接;④PEEK棒:直径3.5 mm的PEEK棒连接;⑤细棒:直径2.0 mm钛棒连接。采用重复测量实验设计,在完整、损伤和不同的固定状态下,通过脊柱试验机对标本分别施加1.5 N·m的前屈/后伸、左/右侧弯和左/右轴向旋转的纯力偶矩。采用Optotrak三维运动测量系统连续采集标本运动,分析寰枢椎之间角度运动范围和中性区。结果采用直径3.5 mm的钛棒,2.0 mm的细棒以及3.5 mm的PEEK棒固定后,在前屈、后伸、侧弯和旋转方向上均显著减小了固定节段的运动范围(P<0.05)。直径3.5 mm和2.0 mm的棒固定后的运动范围,在各个方向上无显著性差异。PEEK棒固定的运动范围仅在侧弯方向上大于坚强固定(P=0.005),其他方向无显著性差异。3种固定方式在屈伸、侧弯和旋转方向上均显著减小了固定节段的中性区(P<0.05)。各种固定方式之间相比较,无显著性差异(P>0.05)。结论在寰枢关节采用直径2.0 mm的细棒固定,与坚强固定的稳定性相当。采用直径3.5 mm的PEEK棒固定,在前屈、后伸、旋转方向上与坚强固定的稳定性相当,在侧弯方向上弱于坚强固定。     

人体寰椎横韧带拉伸性能的实验研究

目的：研究人体寰椎横韧带的拉伸性能。方法：新鲜寰椎标本８例,制备成拉伸试件,进行定速率单向拉伸至横韧带断裂。结果：寰椎横韧带平均最大载荷为３１１．６Ｎ,最大变形量为６．０ｍｍ,刚度为７２．９Ｎ／ｍｍ。结论：寰椎侧块间的分离超过６．０ｍｍ,就可存在横韧带断裂。