脊髓体内应力的存在性研究

目的虽然多数生物组织在体内的应力情况已被广泛研究过,但关于脊髓体内应力的了解尚为空白,导致难以准确分析和解决脊髓的力学相关问题。本研究旨在通过动物实验,了解脊髓体内应力的存在情况。方法解剖显露大鼠的整条脊髓,从轴向、周向和径向3个方向探究脊髓体内应力的存在情况。(1)轴向:将脊髓按节段横断,测量每一节段脊髓的长度变化量;(2)周向:使用振动切片机从(1)中脊髓每一节段获取2片500μm厚的切片,1片切片使用刀片从中央管处向脊髓右侧沿径向切出开口,测量切口处的张角;(3)径向:对(2)中的另1片切片使用1.5 mm直径的活检打孔器以中央管为圆心沿周向切割打孔,取出切口内的组织并观察其直径是否改变。结果(1)轴向:在横断前后,每一节段脊髓长度均发生明显变化,且胸脊髓的长度变化量普遍较大,其均值为0.586 mm(胸脊髓平均长度为2.859 mm);(2)周向:在径向切割后,切口处白质均出现张角,其均值为20.9°,而灰质始终保持闭合;(3)径向:脊髓切口形状在打孔前后无明显变化。结论脊髓存在轴向和周向的体内应力,不存在径向体内应力。本研究结果将有助于了解脊髓的力学性质,为准确分析和解决脊髓的力学相关问题提供重要依据。

检测工作在水利工程质量监督中的重要性及开展方法

水利工程质量的好坏,直接影响着国家水资源可持续利用以及人民生活的健康安全,检测工作对于水利工程质量监督起着至关重要的作用,采用科学合理的检测方法可以及时发现工程中存在的质量问题并确保工程建设的顺利实施与最终交付。

脊髓损伤动物模型定制夹具的稳定性有限元分析研究

目的动物脊髓损伤模型对脊髓损伤的研究具有重要意义,制作大鼠脊髓挫伤模型时需要对脊髓被打击损伤的精度精准把控,故而对夹具夹持椎骨的稳定性有较高的要求。而根据文献调研以及现有的实验数据,现有使用最多的两款夹具(IH夹具和NYU夹具)均存在使用时稳定性不足的问题。本研究拟通过建立IH夹具和NYU夹具夹持椎骨并打击挫伤脊髓的有限元模型,分析两种夹具夹持不稳的原因。方法本实验建立了IH夹具和NYU夹具夹持大鼠T8~T11胸椎并进行打击挫伤的有限元模型,分别计算了在0.5、1.0、1.5 mm打击深度下椎骨和夹具的位移数据和应力数据,将椎骨和夹具的位移数据与动物实验数据进行相关性分析,确认其有效性,并对所得数据进行横向和纵向对比。结果椎骨在IH和NYU夹具夹持下,使用打击器打击挫伤时均会发生明显位移。结论IH和NYU夹具各自有各自的优缺点:IH夹具支撑梁臂比较稳定,头部小巧灵活便于操作,但夹具钳臂和头部的设计不佳,容易造成椎骨的晃动;NYU夹具头部设计为铲形,能更加稳定地夹持椎骨,同时夹具钳臂不易发生应力集中,稳定性较高,但其支撑梁臂不稳,且头部过大不易夹持。

基于有限元法的航天员应急返回人体动力学研究

目的应急返回是航天任务中的关键环节,但返回着陆阶段事故发生率较高,可能对航天员的身体造成不同程度的损伤,因此对乘员在这一环节的动力学响应进行研究至关重要。尽管现有的人体有限元模型在模拟着陆冲击方面取得一定进展,但仍存在数字假人模型缺乏内脏结构和座椅背角参数研究不足的问题。本研究旨在通过建立带有内脏结构的精细有限元模型,评估不同座椅背角对乘员的影响,为改进航天器座椅设计提供科学依据。方法采用丰田公司研发的THUMS假人建立躺姿(0°背角)阿波罗座椅的有限元模型,并在BETA CAE Systems有限元分析平台上,通过仿真分析人体的动态响应。模型根据离心机实验数据进行标定,以类阿波罗跳跃式返回过载曲线为输入,进一步评估了不同座椅背角对人体的影响,包括重要内脏器官的位移和变形情况。结果仿真结果显示,躺姿模式下人体头、胸、腰的合加速度响应曲线与输入相符合。随着座椅背角度数增大,内脏器官在+Gx和+Gz的共同作用下产生位移和挤压变形,而40°背角时内脏器官位移和变形最小。结论适当设计的座椅背角可以有效减轻乘员的身体负荷,降低受伤风险。建议在应急返回阶段,飞船应优先选择40°背角的座椅设计,以提高乘员的安全性。

临床相关胸脊髓挫伤大鼠模型的构建方法

目的挫伤是临床常见的急性脊髓损伤,构造临床相关的挫伤动物模型对研究其发病机制及开发诊断和治疗方法不可或缺,但目前造模常用的椎骨夹具存在夹持不稳,重复率差的问题。本研究针对本领域现有造模方法的缺陷进行改进,以定量化构建一种成活率高、一致性强和易于监护的胸脊髓挫伤大鼠模型。方法通过Micro CT扫描大鼠T8~T11椎骨,根据获得的外形开发可多点夹持T9~T10椎骨的一体式夹具,并基于龙门架结构开发配套的夹具固定架。造模过程为:解剖暴露椎骨,对T9椎骨进行椎板切除术暴露脊髓,使用夹具夹持椎骨后连接至固定架;使用机械臂移动连接有挫伤打击器的生物力学试验机,打击器对齐脊髓上方后缓慢移动贴近脊髓,通过传感器读取预接触力为0.05 N后调整打击器上移至4 mm高度;设置打击深度,打开高速摄影机,启动程序完成高速挫伤打击。结果打击深度0.3~2.5 mm可调,可完成不同损伤程度的挫伤大鼠模型的构建,且打击过程中夹具夹持稳固无晃动,同参数打击深度误差可控制在±0.1 mm范围内,术后BBB评分具有一致性。结论本研究成功开发了一套可用于构建成活率高、一致性强且损伤程度可控的胸脊髓挫伤大鼠模型的系统。

脊髓残余应力的有限元研究

目的残余应力广泛存在于血管,大脑和肠道等生物组织内且残余应力的相关研究对于解释相关组织疾病的发病原因和制定治疗方案具有重要意义。目前有大量关于残余应力计算的研究,但通过有限元软件来计算残余应力的相关研究较少。本文以大鼠脊髓张角实验采集的数据为基础,重建大鼠脊髓灰质和白质模型,在有限元软件中计算大鼠脊髓灰质和白质的残余应力。方法采集大鼠脊髓灰质和白质的切片图像,利用Photoshop软件处理大鼠脊髓切片图像,在Solid Works软件中重建大鼠脊髓白质和灰质切片模型,导入ANSYS软件中计算大鼠脊髓灰质和白质的残余应力。结果(1)大鼠脊髓灰质和白质的残余应力作用相反,脊髓灰质处于周向拉伸状态,脊髓白质则处于周向压缩状态;(2)大鼠脊髓灰质的残余应力为287.02~813.2 Pa,白质的残余应力为460.51~1713.6 Pa。结论本研究基于大鼠脊髓张角实验数据,使用有限元软件分别计算大鼠脊髓白质和灰质的残余应力,有助于更好地认识脊髓残余应力,也为脊髓残余应力计算的进一步研究和探究脊髓残余应力与相关脊髓疾病发病机制和治疗方案提供了重要的参考。

基于非线性黏弹性本构模型的羊脊髓力学性能研究

目的当前治疗脊髓损伤的一大难题,是缺乏精准诊断的技术,难以对患者进行可行靠的分类。有限元建模的技术有望在临床上应用以实现脊髓损伤的精准诊断并开发可靠的分类方法,然而现有的研究对接近体内环境和临床常见损伤应变率的脊髓力学性能,特别是对其非线性黏弹性、非均质性和各向异性的相关性的了解不够充分,又因人脊髓样本获取存在成本过高和伦理方面的问题,因此本研究旨在通过对羊脊髓的白质和灰质进行力学测试,获得其力学性能参数,为进一步研究人脊髓力学性能开拓道路。方法(1)通过每一节段羊脊髓灰质和白质的拉伸-松弛实验数据优化Kevin L.Troyer等的非线性黏弹性本构模型的材料常数,拟合出能够在有限元方法中准确表征羊脊髓力学性能的参数;(2)通过对比模型预测结果和动态循环加载实验数据,验证模型拟合的准确性。结果表明:本研究基于非线性黏弹性本构模型拟合的羊脊髓灰质和白质力学模型的预测值与实验值的方均根误差<0.05,获得了准确的羊脊髓灰质和白质力学模型,为使用有限元方法对羊脊髓建模奠定了基础,为研究人脊髓力学性能并对其进行有限元建模提供了研究基础。

脊柱侧凸支具不同的矫形力学机制对单腰弯的矫形效果和患者舒适度影响的有限元研究

目的现有脊柱侧凸支具治疗研究模型简单,无法研究矫形力对皮肤、内脏的影响,且尚未明确支具不同的矫形力学机制对矫形结果的影响,无法针对矫形目标选取合适的支具。本研究旨在使用内脏结构完整的人体模型,研究支具不同的矫形力学机制对矫形效果和舒适度的影响,从而优化脊柱侧凸支具治疗。方法以丰田公司研发的THUMS人体模型为基础,使用一位女性单腰弯患者的CT数据,对脊柱进行三维调整,从而获得单腰弯模型。基于常见治疗腰弯的全日型支具的矫形力学机制,即(1)三点力;(2)三点力和抗旋转;(3)三点力和拉伸,分别建立3种支具模型,并利用LS-DYNA模拟在患者身上安装支具进行矫形。利用有限元分析计算冠状面、矢状面椎体偏移,水平面椎体旋转,皮肤、内脏和腹壁膜压力,从而评价矫形效果和舒适度。结果仅三点力无法矫正矢状面、水平面畸形。加入抗旋转力或拉伸力后可实现三维矫形,但拉伸力对于水平面的矫正效果劣于抗旋转力,且腋下皮肤受压明显,而抗旋转力的加入使内脏及腹壁膜的压力明显升高。结论本研究使用的仿真模型可用于分析支具矫形力对于皮肤、内脏的影响,仿真结果表明不同矫形力学机制对于矫形效果和舒适度有不同影响,有助于针对患者情况进行个性化支具治疗。

水利工程质量监督基本工作方法探讨

保障工程质量,是水利工程质量监督工作的出发点和落脚点.本文从施工工序、检验能力、调查取证、新技术和新工艺的学习应用方面阐述了开展水利工程质量监督工作的基本方法,回答了会监督的问题;从引导监督对象理解和配合、形成工作合力、坚持工作原则、讲究工作方法等方面,回答了善于监督的问题,以期为推进水利工程质量监督工作提供参考.

干旱地区农田水利节水灌溉技术与设备的研究

灌溉是农业生产中不可缺少的一项重要工作,是保证农田有充足水分的重要措施,在农田灌溉时需要注意避免水资源的浪费,这就需要采取科学的节水灌溉技术,使用配套的设备,才能在满足农田灌溉需求的同时,提升节水灌溉技术与设备的应用价值,促进干旱地区的农业高质量发展。基于此,本文分析了干旱地区农田水利节水灌溉技术与设备应用的必要性、干旱地区常用的节水灌溉技术与设备,及其科学应用的具体措施,以供相关人员参考。