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生物力学测量系统测量软骨损伤后滑膜关节的摩擦性能
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作者 牟怡平 Otco Muller Nicolas Wullker 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第26期4833-4840,共8页
背景:骨性关节炎会导致关节摩擦因数及性能的改变,目前尚没有一种方法能够全面客观的评价及测量关节的摩擦性能。目的:应用生物力学测量系统观察不同压力条件下关节摩擦性能的变化,及软骨缺损出现时关节摩擦因数的变化。方法:将羊腕关... 背景:骨性关节炎会导致关节摩擦因数及性能的改变,目前尚没有一种方法能够全面客观的评价及测量关节的摩擦性能。目的:应用生物力学测量系统观察不同压力条件下关节摩擦性能的变化,及软骨缺损出现时关节摩擦因数的变化。方法:将羊腕关节固定在生物力学测量系统上,以垂直关节面方向给关节施加100,200,400,800N的压力,左右5°旋转关节测出平均旋转扭矩及关节摩擦因数。然后在关节面上制作面积为16mm2的软骨缺损区,测试在100,200,400,800N压力下的平均扭矩及关节摩擦因数。结果与结论:当无软骨缺损时,羊腕关节在4种压力状态下的旋转扭矩大小分别为:0.0217,0.0317,0.0630,0.1450Nm,关节摩擦因数(μ)分别为:0.0067,0.0073,0.0120和0.0145;而在软骨缺损时,4种压力状态下的旋转扭矩大小分别为:0.0270,0.0417,0.0806,0.1724Nm,关节摩擦因数(μ)分别为:0.0086,0.0097,0.0137和0.0164。可见,随着压力的增加,旋转扭矩和关节摩擦因数逐渐增大(P<0.05),且关节软骨缺损会导致关节旋转扭矩和关节摩擦因数的增大(P<0.05)。同时关节旋转扭矩与关节摩擦因数明显正相关。 展开更多
关键词 关节植入物 骨与关节生物力学 关节摩擦学 摩擦因数 关节 缺损 生物力学测量系 关节压力 扭矩 关节退变性疾病 滑膜
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新型儿童股骨颈螺钉设计中的生物力学因素 被引量:4
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作者 黄煊怀 廖瑛 +1 位作者 范伟杰 陈志伟 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第39期6954-6961,共8页
背景:由于骺板在股骨的生长发育过程中有重要的作用,内固定的设计要求尽量避免对骺板的损伤,因此对儿童股骨骺板的定位显得尤其重要。目的:探讨新型儿童股骨颈螺钉固定儿童股骨颈骨折的生物力学性能。方法:由南华大学解剖室提供的6具儿... 背景:由于骺板在股骨的生长发育过程中有重要的作用,内固定的设计要求尽量避免对骺板的损伤,因此对儿童股骨骺板的定位显得尤其重要。目的:探讨新型儿童股骨颈螺钉固定儿童股骨颈骨折的生物力学性能。方法:由南华大学解剖室提供的6具儿童尸体上取下股骨12根,X射线排除骨病后,分别采用3枚新型儿童股骨颈螺钉固定;3枚2.0 mm克氏针固定。分别进行生物力学实验,测试其轴向压缩、扭转刚度。结果与结论:轴向压缩刚度及最大3 N·m的扭转力矩下扭转刚度,儿童股骨颈螺钉分别为(190.74±20.88)N/mm、(0.18±0.045)N·m/(°),克氏针为(138.95±15.19)N/mm、(0.120±0.036)N·m/(°),两者比较差异均有显著性意义(P<0.05);显示儿童股骨颈螺钉的抗压能力和抗扭能力上明显强于克氏针。实验说明儿童股骨颈螺钉是一种符合儿童股骨近端解剖学特点,能够满足儿童股骨颈骨折需要的新型内固定器械,具有良好的生物力学性能。 展开更多
关键词 科植入物 骨与关节生物力学 儿童 颈螺钉 器械 内固定 生物力学 抗压能力 抗扭能力 省级基金
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不同内固定物治疗胫骨平台后内侧骨折的生物力学分析 被引量:11
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作者 杨海峰 黄俊伍 张春林 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第26期4826-4832,共7页
背景:胫骨平台后内侧骨折的治疗较困难,容易出现因骨折固定方式选择不当导致骨折再次移位、骨不连、内固定失效及关节功能活动障碍等并发症。目的:分析3种胫骨平台后内侧骨折不同固定方法的生物力学效果。方法:27具新鲜骨标本,制成胫骨... 背景:胫骨平台后内侧骨折的治疗较困难,容易出现因骨折固定方式选择不当导致骨折再次移位、骨不连、内固定失效及关节功能活动障碍等并发症。目的:分析3种胫骨平台后内侧骨折不同固定方法的生物力学效果。方法:27具新鲜骨标本,制成胫骨平台后内侧骨折模型,分别制成正常组,双钢板固定组,T形钢板固定组,拉力螺钉固定组。对以上3组进行压力、载荷-位移、应力强度、刚度和旋转性能测试。结果与结论:双钢板固定组载荷-位移显著小于T型钢板固定组和拉力螺钉固定组,双钢板固定组轴向刚度、水平剪切刚度及转矩扭角变化,均显著大于T型钢板固定组和拉力螺钉固定组。提示胫骨平台后内侧骨折双钢板固定较其他2种方法更具有生物力学上的稳定性。 展开更多
关键词 与关节植入物 骨与关节生物力学 平台 固定器械 生物力学 载荷-位移 轴向刚度 水平剪切刚度 扭角
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机械应力相关基因在骨关节炎软骨下骨的表达 被引量:5
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作者 方航 张荣凯 +2 位作者 陈郁鲜 宋炎成 蔡道章 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第22期4084-4090,共7页
背景:机械应力改变是骨关节炎发生发展的关键因素。目的:观察机械应力相关基因在关节不稳所致的骨关节炎大鼠模型中软骨下骨的表达情况,为阐述机械应力因素在骨关节炎发病中的重要作用提供依据。方法:将SD大鼠分为实验组和对照组,每组3... 背景:机械应力改变是骨关节炎发生发展的关键因素。目的:观察机械应力相关基因在关节不稳所致的骨关节炎大鼠模型中软骨下骨的表达情况,为阐述机械应力因素在骨关节炎发病中的重要作用提供依据。方法:将SD大鼠分为实验组和对照组,每组30只。实验组行右膝内侧半月板及内侧副韧带切除术,对照组仅切开关节囊。分别于术后1,2,4周取右膝关节标本,提取软骨下骨的RNA,并采用全基因表达谱芯片技术研究软骨下骨全基因表达,根据现有文献报道,探索机械应力相关基因在该大鼠模型软骨下骨中的表达情况,并通过qRT-PCR对结果进行验证。结果与结论:发现3个重要的与机械应力相关的差异表达基因:Postn,Ihh,Bmp5,并由qRT-PCR得到验证:实验组中,Postn在术后第1周显著高表达,与对照组比较差异有显著性意义(P<0.05),术后第2周也出现高表达的趋势,但与对照组比较差异无显著性意义(P>0.05)。Bmp5也在术后第1周显著高表达,与对照组比较差异有显著性意义(P<0.05),第2周及第4周也有高表达的趋势,但与对照组比较差异无显著性意义(P>0.05)。Ihh在术后第1周及第2周同时出现高表达,与对照组比较差异有显著性意义(P<0.05)。结果可见机械应力因素是骨关节炎发病的重要因素,深入研究与其相关的基因或其通路,可能为揭示骨关节炎发病机制提供更多的依据,从而发现早期诊断及早期治疗的靶点。 展开更多
关键词 关节植入物 骨与关节生物力学 关节 机械应力 Postn Bmp5 IHH 大鼠 节炎模型 关节不稳 基因芯片 全基因组 863项目
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膝内外翻畸形时髋臼负重顶区的生物力学变化 被引量:3
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作者 汤敏生 白波 +3 位作者 谢诗涓 龙浩 刘琦 陈艺 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第17期3109-3116,共8页
背景:膝内、外翻畸形改变了膝关节的形态,除影响膝关节的功能外,还可能改变相邻关节髋关节的生物力学行为,也就是髋臼与股骨头之间的力学传导。目的:评价不同程度膝内、外翻畸形对髋臼负重顶区的生物力学影响。方法:取成年男性鲜尸体下... 背景:膝内、外翻畸形改变了膝关节的形态,除影响膝关节的功能外,还可能改变相邻关节髋关节的生物力学行为,也就是髋臼与股骨头之间的力学传导。目的:评价不同程度膝内、外翻畸形对髋臼负重顶区的生物力学影响。方法:取成年男性鲜尸体下肢标本3个,剔除附着的肌肉组织,保留骨膜、韧带及关节囊,通过胫骨高位截骨模拟不同程度的膝内外翻畸形。标本分为中立位组、膝内翻10°组、膝内翻20°组、膝外翻10°组和膝外翻20°组。实验中骨盆的位置选择单足站立中立位。标本通过生物力学试验机加载至50kg,采用压敏片技术测量髋臼顶负重区的负重面积、平均应力及峰值应力。结果与结论:髋臼顶区中立位时股胫关节面负重面积为(6.33±0.12)cm2,平均应力(3.62±0.33)MPa,峰值应力为(4.58±0.20)MPa。当膝内、外翻达10°时,髋臼顶区负重面积减少,平均应力及峰值应力有明显的增加,但差异无显著性意义(P>0.05);当膝内、外翻达20°时髋臼负重面积显著减少,平均应力峰值及应力显著增加,差异有非常显著性意义(P<0.01)。结果提示:随膝内、外翻畸形程度的不同,髋臼负重顶区的负重面积、峰值应力及平均应力也发生变化,当膝内、外翻达20°时,负重面积显著减少,平均应力峰值及应力显著增加,这可能是膝内外翻畸形造成髋骨关节炎的病因之一。因此临床上应重视对膝骨关节炎内、外翻畸形患者的早期干预。 展开更多
关键词 关节植入物 骨与关节生物力学 膝内翻 膝外翻 髋臼负重顶区 关节 负重面积 生物力学 应力 省级基金
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不同方法修复踝关节外侧副韧带慢性损伤的稳定性评价 被引量:25
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作者 焦晨 胡跃林 +6 位作者 郭秦炜 王成 梅宇 谢兴 杨渝平 陈临新 江东 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第13期2358-2367,共10页
背景:以往有多种修复和重建方式来恢复踝关节外侧稳定性,但这些术式均存在一些缺陷。目的:比较改良Karlsson法与改良Brostrm法修复慢性踝关节外侧不稳的力学变化。方法:73例慢性踝关节外侧不稳患者,其中43例患者接受了改良Brostrm手术,3... 背景:以往有多种修复和重建方式来恢复踝关节外侧稳定性,但这些术式均存在一些缺陷。目的:比较改良Karlsson法与改良Brostrm法修复慢性踝关节外侧不稳的力学变化。方法:73例慢性踝关节外侧不稳患者,其中43例患者接受了改良Brostrm手术,30例患者接受了改良Karlsson手术,平均随访(50.8±26.5)个月和(49.5±11.1)个月,记录软骨损伤的情况,治疗前和治疗后随访进行AOFAS评分、Mazur评分、Tegner评分、客观检查(前抽屉试验和内翻应力试验)、满意度评分和调查再伤情况。结果与结论:所有患者中38.4%合并软骨损伤,40.5%发生在距胫关节前内侧关节面(距骨Ⅰ区和胫骨Ⅰ区)。随访时两组患者Mazur评分、Tegner评分均明显高于术前,组间无显著性差异。AOFAS评分治疗后较治疗前提高的分值改良Karlsson组明显高于改良Brostrm组。除改良Brostrm组有1例治疗后阳性外,两组其他患者抽屉试验和内翻应力试验治疗后均为阴性。改良Karlsson组治疗时间明显短于改良Brostrm组,满意度评分两组差异无显著性意义。改良Brostrm组2例再伤,改良Karlsson组1例再伤。结果表明,改良Karlsson治疗具有与改良Brostrm治疗效果相似、操作更便捷。 展开更多
关键词 关节植入物 骨与关节生物力学 关节 外侧 稳定性 Mazur评分 Tegner 评分 抽屉试验 内翻应力试验
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功能性踝关节不稳者的静态平衡能力 被引量:29
7
作者 张阳 张秋霞 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第35期6287-6292,共6页
背景:目前国内对功能性踝关节不稳者平衡能力的研究较少,并且其平衡能力的缺失也可能是导致踝关节反复损伤的一个重要原因,对其研究能有效地降低损伤概率。目的:分析功能性踝关节不稳者的静态平衡能力特征。方法:选取10名男性患有单侧... 背景:目前国内对功能性踝关节不稳者平衡能力的研究较少,并且其平衡能力的缺失也可能是导致踝关节反复损伤的一个重要原因,对其研究能有效地降低损伤概率。目的:分析功能性踝关节不稳者的静态平衡能力特征。方法:选取10名男性患有单侧功能性踝关节不稳的受试者为实验组,匹配10名无踝关节伤病的受试者作为对照组。采用win-pod平衡功能检测系统对受试者进行双足和单足的静态平衡能力的测试,双足测试30s,单足测试10s,获得评价平衡能力各指标的数值。结果与结论:双足测试时,无论是睁眼还是闭眼状态下,实验组的各项指标与对照组之间差异无显著性意义(P>0.05),但双足站立时各指标的值明显都小于单足站立时各指标值,说明在双足站立时,功能性踝关节不稳者的静态平衡能力与正常人差异没有显著性意义,而双足的静态平衡能力比单足的要好。而在患侧足单足测试时,观察发现功能性踝关节不稳者的静态平衡能力略差于正常人,尤其在闭眼状态下。再通过组内X轴平均摆幅与Y轴平均摆幅的对比发现,在维持平衡姿势的过程中,身体重心的摆动方向基本上以前后方向为主。 展开更多
关键词 关节植入物 骨与关节生物力学 功能性踝关节不稳 静态 平衡能力 双足 单足 其他基金
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基于Anybody软件平台冷水刺激前后食指动力学的特性 被引量:3
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作者 尹传盛 孙芳 +1 位作者 贺缨 邵宏伟 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第22期4091-4098,共8页
背景:Anybody人体建模仿真系统是计算机辅助人类工效学和生物力学分析软件,并且是目前惟一可以分析完整骨骼肌肉系统的软件,利用它可以计算模型中骨骼、肌肉、关节的受力变形。目的:实验旨在通过计算模型观察手指在冷水刺激环境下食指... 背景:Anybody人体建模仿真系统是计算机辅助人类工效学和生物力学分析软件,并且是目前惟一可以分析完整骨骼肌肉系统的软件,利用它可以计算模型中骨骼、肌肉、关节的受力变形。目的:实验旨在通过计算模型观察手指在冷水刺激环境下食指的灵活性。方法:参照以往人食指运动实验结果,获得人食指弯曲的运动学参数,利用Anybody软件平台构建正常人手部握拳运动学模型,并进一步构建了包含两根外屈肌(指浅屈肌和指深屈肌)的骨骼肌肉模型,通过逆向动力学分析,考察受冷水刺激前后手部握拳运动时肌肉力和收缩功率等的变化。结果与结论:冷水刺激后,食指各关节在屈伸过程中的平均角速度较冷水刺激前变小,指浅屈肌的肌肉力变化幅值也较冷水刺激前增大;指深屈肌的收缩功率下降明显,而指浅屈肌收缩功率变化不大。结果证实,冷水刺激会使正常人手握拳动作变慢,且正常人手的指浅屈肌对冷水刺激更敏感,进一步说明指浅屈肌在握拳动作中的重要性。 展开更多
关键词 关节植入物 骨与关节生物力学 Anybody软件平台 食指 运动学 力学 冷水刺激 肌肉力 指浅屈肌 指深屈肌 近指关节 远指关节 其他基金
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牵引夹板治疗骨折时橡皮筋拉伸和应力松弛测试 被引量:2
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作者 秦洪 梁爱军 +2 位作者 钱文亮 黄夕斌 宋雅伟 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第13期2352-2357,共6页
背景:单纯石膏外固定治疗桡骨远端粉碎性骨折难以实现良好复位和固定,近年来以牵引式夹板治疗的效果较好。目的:运用生物力学的研究方法,对比分析牵引式夹板治疗桡骨远端粉碎性骨折时橡皮筋拉伸及应力松弛与效果的关系。方法:236例桡骨... 背景:单纯石膏外固定治疗桡骨远端粉碎性骨折难以实现良好复位和固定,近年来以牵引式夹板治疗的效果较好。目的:运用生物力学的研究方法,对比分析牵引式夹板治疗桡骨远端粉碎性骨折时橡皮筋拉伸及应力松弛与效果的关系。方法:236例桡骨远端粉碎性骨折患者按治疗方法分为治疗组和对照组,治疗组实行牵引式夹板治疗,对照组实行单纯手法整复夹板外固定。治疗后定期拍摄X射线片观察骨折愈合情况,腕关节功能采用Dienst评估标准进行评定。采用Instron电子万能材料试验机3367对牵引的橡皮筋进行橡皮筋拉伸和应力松弛实验,测试橡皮筋的最大应力。结果与结论:按意向性处理分析,全部进入结果分析。患者随访均超过5个月,最长随访13个月。Dienst功能评估:治疗组优68例,良42例,优良率93.2%,对照组优良率52.6%,治疗组优良率显著高于对照组。证实采用牵引式夹板治疗桡骨远端粉骨折,操作简单方便,临床疗效可靠。橡皮筋拉伸和应力松弛实验结果显示,橡皮筋的最大应力为46.97N,最终应力保持在20.60N,能够达到桡骨远端粉骨折复位治疗的牵引作用。 展开更多
关键词 关节植入物 骨与关节生物力学 远端 粉碎性 牵引 夹板 载荷 应力松弛 其他基金 关节植入物图片文章
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虚拟现实验证仿真多路况下人体下肢行走状态 被引量:2
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作者 王培培 杨鹏 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第35期6293-6299,共7页
背景:在智能下肢假肢控制器的研究过程中,无论采用肌电信号还是运动与动力学信息相结合等方式识别路况,其结果都通常抽象难懂。目的:从直观运动学分析的角度说明不同路况之间的异同,并利用虚拟现实技术对多种路况场景进行建模和仿真以... 背景:在智能下肢假肢控制器的研究过程中,无论采用肌电信号还是运动与动力学信息相结合等方式识别路况,其结果都通常抽象难懂。目的:从直观运动学分析的角度说明不同路况之间的异同,并利用虚拟现实技术对多种路况场景进行建模和仿真以使识别结果形象化、直观化。方法:用Simulink下的机械建模模块Simmechanics搭建人体下肢模型框图并进行输出运动学分析,比较各种路况下运动学信息的异同,结合虚拟现实工具箱建立多路况场景,用运动学信息驱动虚拟模型运动,完成不同路况的验证仿真。结果与结论:直观利用运动学信息区分多种路况有一定的局限性,需结合其他手段或信号;虚拟现实工具箱能很好地再现数据所对应的运动场景。仿真结果表明,虚拟现实建模方法能够真实形象再现人体下肢在平地、斜坡以及楼梯的行走状况,使数据所反映的运动状态不再单调抽象,使识别结果形象化,可作为验证路况识别结果的手段,为智能假肢模式识别工作提供了一个良好的验证显示平台。 展开更多
关键词 关节植入物 骨与关节生物力学 人体下肢 虚拟现实 运动学分析 路况识别 仿真 国家自然科学基金
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基于视频图像边缘检测的人体下肢运动步态
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作者 孟青云 谈士力 +1 位作者 喻洪流 沈力行 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第13期2368-2374,共7页
背景:步态规律主要应用人体行走的运动学、动力学等参数进行描述。目前在运动医学、康复工程和仿生学等领域,步态分析可为确定疾病诊断、康复和治疗方案提供重要依据。目的:应用基于人体运动图像的测量装置系统,采集人体在跑步机上行走... 背景:步态规律主要应用人体行走的运动学、动力学等参数进行描述。目前在运动医学、康复工程和仿生学等领域,步态分析可为确定疾病诊断、康复和治疗方案提供重要依据。目的:应用基于人体运动图像的测量装置系统,采集人体在跑步机上行走的下肢运动步态视频,分析人体步态运动规律。方法:采用基于双摄影机的人体运动图像捕捉系统,在人体的左右髋关节、膝关节、踝关节及脚板设置标识点,对人体在跑步机上行走的下肢运动步态视频进行采集。应用图像边缘检测的原理,对测量数据进行了图像处理和分析,得到人体正常步速行走时,左右大腿与竖直方向夹角、小腿与竖直方向夹角、脚板与竖直方向夹角及膝关节、踝关节标识点的关节角度变化规律。结果与结论:基于视频图像边缘检测人体下肢的运动步态,成本相对低廉,数据误差较小,精度与进口设备较接近。应用该测量结果初步构建了人体步态行走数据库,为建立步态评定标准、异常步态判别以及进一步的康复治疗提供了依据。 展开更多
关键词 关节植入物 骨与关节生物力学 视频图像 边缘检测 步态 下肢 关节角度 运动规律 图像捕 捉系统 数据库 康复评定 评定标准 其他基金
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