建立全腰椎有限元接触模型

目的应用自编软件和HyperMesh软件并结合接触理论建立全腰椎有限元模型。方法以正常自愿者全腰椎节段螺旋CT扫描图像的基础,利用自编软件和HyperMesh软件,生成全椎体的骨性有限元模型,补充建立终板、关节突软骨、椎间盘及韧带等结构,建立全腰椎有限元分析模型。引入接触理论处理上下关节突之间的面-面接触问题。结果所建模型几何外型较真实,组织结构更完整,外观表现更细腻。生理载荷下的模拟结果与体外生物力学实验结果更加吻合。结论利用自编软件和HyperMesh软件可以提高有限元模型建立的速度和准确度,引入接触理论可提高有限元模型的可靠性和真实性。

人工椎间盘植入术后颈椎邻近节段生物力学变化的有限元分析

目的研究人工椎间盘植入术后邻近节段的运动范围及椎间盘应力改变。方法将接触问题引入生物建模,建立正常全颈椎有限元模型,模拟C5/6椎间植骨融合和C5/6人工间盘植入,分析两种状态下其相邻节段的运动范围及椎间盘的应力改变。结果(1)所建立模型包含了韧带、关节囊及其他软组织结构,而且真实细腻,准确度高;(2)椎间植骨融合术后邻近椎间隙运动范围增加,相应椎间盘应力明显增大,上位节段髓核与纤维环的应力约增加70%,而下位节段髓核与纤维环应力约增加40%;(3)人工间盘植入后颈椎运动范围除仅后伸受限(P(0.05)外,邻近节段椎间盘应力增加不超过10%。结论植入的颈椎人工间盘可在一定程度上降低相邻椎体节段的应力,且有利于改善颈椎的活动度。

人工股骨头置换与内固定治疗高龄股骨转子间骨折疗效的比较

目的:比较人工股骨头置换与内固定治疗高龄股骨转子间骨折并探讨其临床适应证。方法:以"人工髋关节,转子间骨折,内固定"为中文关键词;"Hip replacement,Intertrochanteric Fractures,Internal Fixations"为英文关键词。采用计算机检索1969-01/2009-10相关文章。纳入与有关生物材料与组织工程材料相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以10篇文献为重点进行了讨论。临床验证选择大连医科大学第二附属医院骨外科收治的168例75岁以上不稳定型股骨转子间骨折的患者,分别采用人工股骨头置换和内固定方法治疗。分别对两组患者的手术时间、失血量、术后并发症、卧床时间、髋关节功能恢复结果、住院时间进行比较。结果:高龄股骨转子间骨折临床上多以采用内固定为主,对是否行人工股骨头置换仍存在争议。目前,人工髋关节假体材料主要有钴合金和钛合金、聚乙烯、多孔聚砜类物、多缩醛类树脂、碳素等材料。主要采取的固定方式有:骨水泥型假体、生物型假体、骨水泥型与生物型假体互补及现代骨水泥技术。经临床验证,人工股骨头置换在手术时间、置换后并发症、卧床时间、住院时间均好于内固定方法(P<0.05);置换后1,3,6个月髋关节功能恢复优于内固定方法(P<0.05),置换后12个月两种方法差异无显著性意义(P>0.05)。结论:人工股骨头置换治疗高龄不稳定型股骨转子间骨折具有置换后恢复好、能早期负重、并发症少等近期疗效好的优点,其远期并发症有待观察和进一步研究解决。,

全颈椎有限元模型的建立与验证

背景:有限元分析作为数值计算中的一种离散化方法,具有实验时间短、费用少、对身体无任何破坏、力学性能测试全面及可重复实验等突出优点。以往研究多将其集中应用于腰椎模型,由于颈椎解剖结构及损伤机制复杂,稳定性差等原因,颈椎有限元模型研究不多,并且研究只局限于单椎体和运动节段。目的:建立更为真实、有效的全颈椎三维有限元模型,用于临床生物力学研究。方法:对1名既往无颈椎病史健康男性志愿者的颈椎进行CT扫描成像,应用CAD造型软件Solid-Works2003、HyperMesh软件和ANSYS11.0软件,采用四面体网格划分方法,对颈椎周围组织赋予不同的材料特性,引入接触理论和非线性结构计算方法,建立全颈椎有限元模型。在所建模型上加载模拟脊柱的前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转6种工况下的生理活动,并与生物力学实验数据进行对比。结果与结论:所建模型共有97705个节点,372896个单元。所建立模型在前屈/后伸、左右侧弯、左右旋转6种方向的运动范围,理论分析结果与生物力学实测数据高度一致。证实建立的全颈椎三维有限元模型细腻有效,具有良好的生物逼真度,可应用于临床生物力学分析。

陈旧性跟腱断裂严重瘢痕化的手术治疗

目的：探讨自体半腱肌及股薄肌肌腱移植加锚钉修补陈旧性严重瘢痕化跟腱断裂的临床疗效。方法：自2010年4月至2012年10月,采用自体半腱肌及股薄肌肌腱移植加锚钉修补陈旧性严重瘢痕化跟腱断裂MyersonⅢ型患者26例,其中男19例,女7例;年龄22～47岁,平均32岁;手术时间为伤后3～12个月,平均7个月。所有患者术前患足跖屈力量减弱、单足提踵试验阳性。术后给予石膏外固定,进行常规康复治疗。术后观察其并发症,并采用Arner-Lindholm法进行疗效评价。结果：所有患者获得随访,时间12～24个月,平均16个月。随访期内无跟腱再断裂、切口感染等并发症发生。根据Arner-Lindholm疗效评定标准,优15例,良11例。结论：自体半腱肌及股薄肌肌腱移植加锚钉修补陈旧性严重瘢痕化跟腱断裂是一种有效的方法。

LISS、Gamma钉、DHS内固定治疗Evans-Jensen Ⅲ型股骨粗隆间骨折生物力学分析

目的:探讨LISS、Gamma钉、DHS内固定模式在治疗Evans-JensenⅢ型股骨粗隆间骨折的生物力学差异。方法:收集10例受试者的CT扫描数据,利用软件建立股骨计算机辅助设计(CAD)模型,包括Evans-JensenⅢ型股骨粗隆间骨折的三维有限元分析模型及不同内固定治疗的三维有限元模型(C1为LISS内固定、C2为Gamma钉固定、C3为DHS内固定三维有限元模型),进行内固定的Evans-JensenⅢ型股骨粗隆间骨折三维有限元分析,比较Evans-JensenⅢ型骨折的3种内固定治疗模型的应力集中部位、应力分布及最大位移。结果:C3模型的最大应力值明显大于C1及C2模型(P<0.05),C1模型的最大位移值显著大于C2及C3模型(P<0.05);C3模型股骨近端最大应力值最大,C2模型最小(P<0.05);C1、C2、C3模型股骨近端的水平最大位移、冠状最大位移、轴状最大位移及总位移比较,差异有统计学意义(P<0.05);C1、C2、C3模型骨折断面处应力值及骨折间隙应力值的前外侧、前内侧、后外侧、后内侧比较,差异有统计学意义(P<0.05);C3模型螺钉顶部周围骨质应力值明显高于C1及C2模型(P<0.05)。结论:采用LISS、Gamma钉、DHS内固定治疗Evans-JensenⅢ型股骨粗隆间骨折时,3种治疗方法的生物力学存在一定差异,在临床中可依据患者具体情况选择合适的内固定治疗措施。

锁定钛板结合植骨与非植骨治疗跟骨骨折22例疗效比较

目的:应用锁定钛板结合植骨手术治疗累及距下关节的跟骨骨折是否对维持跟骨高度及关节面平整有益。方法:2007年1月至2008年1月,应用植骨与非植骨结合锁定钛板治疗跟骨骨折22例(分为植骨组和非植骨组),男17例,女5例;年龄18～59岁,平均35岁。SandersⅢ型14例,Ⅳ型8例。植骨组采用取自体髂骨植骨填充缺损,复位后锁定钛板内固定;而非植骨组则不进行植骨,复位后单纯锁定钛板内固定。对两组患者手术前后的B觟hler角与Gissane角进行测量,并采用Maryland足部功能评分对术后6个月、1、2年的功能情况进行随访和比较。结果:22例患者均获得随访,平均随访时间25个月。两组手术方式对术后B觟hler角与Gissane角的恢复差异无统计学意义(P>0.05),术后6个月、1、2年Maryland足部功能评分结果差异均无统计学意义(P>0.05),植骨组获得优的例数分别为6、7、7例;非植骨组获得优的例数分别为5、6、7例。结论:植骨在手术治疗跟骨骨折中并不具有优势。

股骨有限元模型材料属性分配梯度的优化分析

优化分析股骨有限元模型材料属性分配梯度,从而得到相对准确且经济的划分层数,为CT灰度值赋值法在医学有限元研究领域的应用奠定理论基础。首先选取1名成人志愿者的股骨进行CT密扫,将获取的DICOM格式CT序列医学图像数据输入Mimics中,并建构出3D渲染模型。在此基础上通过Solid Works对模型实体化,导入Hyper Mesh进行体网格划分,再返回Mimics中,选择2、4、5、10、50、100、200、400层等8种梯度进行赋材质,最后将有限元模型在ABAQUS软件中设定工况,并实施仿真分析;同时构建股骨近端有限元模型,通过与文献数据对比分析来验证其有效性。结果表明,研究所构建的股骨有限元模型的应力、应变水平与有关文献的实验结果一致,其有效性得到充分验证。在材料属性分配梯度的优化分析中,2、4、5、400层材料属性时的应力与其他层材料属性相比具有显著性差异(P<0.05),同时这4组材料属性之间的应力也具有显著性差异(P<0.05),而10、50、100、200层的材料属性间应力则没有明显的结果偏差。10层材料属性既能提高运算速度,节省运算量,又能保证运算结果的精准性;CT灰度值赋值法适用于临床个体化快速有限元仿真分析。

带非可吸收线锚钉系统治疗跟腱断裂

跟腱断裂是创伤外科中较常见的疾病。临床大多采取手术治疗,术式和所用材料多样,各种并发症也多见报道。尤其是接近于止点处跟腱断裂的治疗,临床疗效不佳,腱骨融合率低,出现感染及跟腱再断概率较大。自2006年5月至2009年2月应用带非可吸收线锚钉系统治疗跟腱断裂28例,疗效满意,报告如下。

重组人骨形态发生蛋白2在大肠杆菌中的可溶性表达和纯化

背景:骨形态发生蛋白是一类调节骨组织发育的生长因子,其中骨形态发生蛋白2诱骨活性最强,在骨组织工程研究中需要大量的骨形态发生蛋白2。目的:克隆表达骨形态发生蛋白2基因,并进行蛋白表达及蛋白纯化定量。设计、时间及地点:单一样本观察,于2008-05/07在宝生物工程(大连)有限公司开放实验室完成。材料:表达载体pET28aVector及相应的宿主细胞E.coliBL21(DE3)购于Novagen公司;分子伴侣质粒pTF16、pGro7、pKJE7购于宝生物工程(大连)有限公司。方法:利用基因重组技术,优化并人工合成骨形态发生蛋白2基因,亚克隆至含T7启动子的原核表达载体pET28a中,构建表达载体pET-BMP。将重组质粒pET-BMP与3种含分子伴侣质粒共转入宿主菌E.coliBL21(DE3)中,用IPTG进行诱导表达。菌体经超声波破碎,镍柱亲和层析纯化并定量。主要观察指标:①3种表达质粒的表达及可溶性检测及表达上清的westernblotting检测。②pET-BMPg的纯化。结果:在表达宿主菌中,骨形态发生蛋白2基因获得了高效表达,其中一组为可溶性表达,表达产物经亲和层析纯化后,可溶性表达量达12.18mg/L培养基。结论:人骨形态发生蛋白2基因能在pET表达系统中得到高效可溶性表达。

全髋关节置换术治疗成人高位先天性髋关节脱位

目的探讨全髋关节置换术治疗成人高位先天性髋关节脱位伴有严重骨关节炎的手术经验。方法对7例10髋成人高位先天性髋脱位进行全髋关节置换术。股骨上移4～6cm。结果术后伤口均一期愈合。Harris评分由术前的34.2分恢复到术后6个月的85.34分。结论全髋关节置换术是治疗成人先天性髋关节脱位的有效方法。手术成功的关键是在正确认识和理解本病各种病理改变的基础上,做好充分细致的术前准备,有效的软组织松解,尽可能将髋臼假体放置在真臼位置上。

振动应力刺激骨髓间充质干细胞修复兔骨缺损

背景:研究证实,力学因素可调控、诱导骨髓间充质干细胞定向分化为骨细胞,提高分化效率。目的:观察振动应力刺激对兔骨缺损微环境中骨髓间充质干细胞移植修复肱骨骨缺损成骨分化能力的影响。方法:24只兔按随机数字表法分为非振动单纯骨基质明胶组、非振动骨基质明胶+骨髓间充质干细胞复合植入组、振动骨基质明胶+骨髓间充质干细胞复合植入组,每组8只,建立兔肱骨骨缺损模型。振动组兔置于振动平台,以0.3G的加速度,25Hz,正弦波型,1次/d,30min/次,持续4周施加振动刺激。结果与结论:造模4周后,大体观察结果显示,振动组骨痂生长良好,组织学切片显示其新生骨量较多,可见大量成骨细胞,骨缺损与断端形成骨性连接;振动组Ⅰ型胶原蛋白、RUNX2mRNA表达水平明显高于非振动组。提示振动应力刺激可促进骨缺损微环境中骨髓间充质干细胞的成骨分化能力,提高Ⅰ型胶原蛋白、RUNX2mRNA表达水平,从而加速骨缺损修复的进程。

基于动物实验的应力与股骨近端生长关系的生物力学模型

目的建立可数值量化的应力与骨生长生物力学模型。方法将动物实验、骨生长方程中未知参数的反演识别和计算机技术相结合,研究应力环境对快速生长期大鼠股骨生长与重建的影响,依据大鼠股骨所受外力刺激以及近端骨密度数值的改变,反演骨生长方程中的未知参数B和K。结果文中所建的生物模型不仅能够数值模拟快速生长期大鼠股骨骨密度变化和外界刺激的关系,而且能够预测大鼠生命周期中某段时间内不同应力环境下股骨的生长趋势。结论:本文的建模思路和方法为人体骨骼重建适应模型的确立起到提示和借鉴作用。

颈椎三维有限元模型的建立方法与评价

有限元分析法是用于结构分析的矩阵方法,将一个由无限个质点构成并且有限个自由度的连续体划分成有限个小单元所组成的集合体。应用有限元分析法可对颈椎在生理、病理以及不同治疗条件下的生物力学特性进行分析,本文详细阐述了建立颈椎有限元模型的四项基本原则(解剖轮廓、材料特性、边界条件和模型验证)及其实现方法,展望了有限元法应用于颈椎生物力学研究的前景。

足踝部三维有限元仿真模型的构建及验证

目的:构建并验证足踝部三维有限元仿真模型,为足踝部生物力学研究提供可靠的数字化平台。方法:获取健康受试者的右下肢CT与踝关节MRI数据,综合应用Mimics、Solid Works以及Hyper Mesh三个软件构建3D渲染模型、实体模型以及有限元模型,在ABAQUS软件中对标准站立中期进行仿真分析,与相关文献对比验证模型的有效性。结果:整个模型共由205 203个单元和48 748个节点组成,包含了30块骨骼、113条韧带、各关节软骨以及外围软组织。仿真分析结果:足底压力峰值为0.35MPa,跖骨应力峰值为8.90MPa,距骨、跟骨、骰骨以及舟骨等的应力峰值分别为5.72MPa、7.63MPa、4.79MPa、5.40MPa。分析结果与相关文献数据基本一致。结论:本模型具有良好的生物相似性,各组织结构在仿真分析中均能很好的发挥各自的功能,其有效性得到充分验证,可作为足踝部生物力学研究、模拟各种足踝部损伤以及内固定术式的可靠数字化平台。

低频振动刺激骨髓基质干细胞修复骨缺损核因子受体激活剂/核因子受体激活剂配体/骨保护素通路变化的体内实验

背景:关于低频振动对体内骨髓基质干细胞成骨分化的实验缺乏报道。目的:通过体内实验研究不同频率振动刺激骨髓基质干细胞修复骨缺损过程中核因子受体激活剂/核因子受体激活剂配体/骨保护素调节通路的变化,并初步探讨其机制。方法:取新西兰兔骨髓基质干细胞和脱钙骨基质制备复合物,80只新西兰兔制作骨缺损模型,骨缺损区植入复合物后随机数字表法均分组对照组、12.5,25,50,100Hz振动组,振动组于第7天开始接受不同频率振动干预5周,振动结束后分别对骨保护素mRNA、核激活因子受体配体mRNA进行检测。结果与结论:与对照组比较,各振动组骨髓基质干细胞骨保护素、核激活因子受体配体基因表达明显上调(P<0.05),以25,50Hz显著(P<0.01);但100Hz振动时表达则下调(P<0.05)。说明给予一定频率振动刺激骨髓基质干细胞修复骨缺损,可能与其促进骨保护素基因表达上调有关,理想的振动频率为25,50Hz。

同种异体骨髓间充质干细胞局部多点注射联合特有中药膏剂外敷治疗糖尿病溃疡创面实验研究

目的:探讨同种异体骨髓间充质干细胞局部多点注射联合特有中药膏剂外敷治疗兔糖尿病慢性溃疡创面治疗效果及结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)局部表达。方法:静脉注射四氧嘧啶(ALX)制备糖尿病兔模型,取建模成功的40只糖尿病兔,喂养3周后将各组动物后肢2 cm×3 cm全厚皮切除形成创面,随机数字表法分4组:A组:同种异体骨髓间充质干细胞多点联合特有中药膏剂治疗组(中药+干细胞组),B组:特有中药膏剂治疗组(中药组),C组:单独应用同种异体骨髓间充质干细胞治疗组(干细胞组),D组:糖尿病对照组(对照组)。各组治疗后于第7、14、21天分别观察创面面积;第21天取创面组织制备组织切片行Masson染色观察;应用Real Time PCR法检测创面组织中CTGF目的基因相对表达量。结果与结论:各治疗组创面愈合率明显高于对照组(P<0.01),A组和B组目的基因mRNA表达都上调,说明A组和B组治疗效果好,明显优于C,D组。

用循证医学证据指导股骨粗隆间骨折的治疗决策

用循证医学证据指导股骨粗隆间骨折的治疗决策,在权威评价系统中查询最佳证据。结果显示,外固定架和髁-头型钉不适用粗隆间骨折;DHS具有明显优势;不能证明人工关节置换和内固定何者占优。提示应用循证医学证据指导股骨粗隆间骨折的治疗决策,可以对患者实施个体化治疗。

防旋型股骨近端髓内钉治疗骨质疏松性粗隆间骨折40例临床疗效

目的观察防旋型股骨近端髓内钉与动力螺旋钉固定对骨质疏松性粗隆间骨折的临床疗效.方法选择2012年1月至2013年10月屯昌县人民医院收治的骨质疏松性骨折患者80例为研究对象,遵循随机对照原则分为对照组和治疗组,每组各40例,2组同时给予在抗骨质疏松治疗,对照组给予动力髋螺钉(DHS)固定,治疗组予以防旋型股骨近端髓内钉固定(PFNA)治疗,比较2组患者的手术一般情况如手术时间、手术切口长短、术中出血量,对患者平均住院天数进行观察和记录,并且评价患者髋关节功能恢复情况.结果治疗组手术时间缩短(1.3±0.75)h、切口较短(5.11±0.21)cm、术中出血量减少(244.53±130.34)m L、平均住院天数减少(12.43±2.92)d、而且髋关节功能恢复较好(Harris评分),2组之间的差异均具有统计学意义,P<0.05.结论在抗骨质疏松治疗的基础上,防旋型股骨近端髓内钉是目前治疗骨质疏松性股骨粗隆间骨折较好的方法,且手术创伤小恢复时间快,可作为骨质疏松性粗隆间骨折的首选.