利用生物力学方法评价振动在骨质疏松康复过程中的作用

目的通过研究基于Micro CT数据的大鼠股骨皮质骨材料性质与力学性能的关系,探讨振动在对抗骨量丢失过程中的生物力学评价方法。方法 Wistar大鼠35只,尾部悬吊建立废用性骨质疏松模型,随机分为间歇振动1、3、5、7 d和持续振动组。实施35 Hz、0.3 g的机械振动,8周后处死,取其左侧股骨行Micro CT扫描,建立皮质骨三维有限元模型,计算获得其表观和组织水平的力学参数。通过主元素分析法从材料分布、间歇振动天数、体积分数中提取主元素。结果提取出了能够全面反映振动下皮质骨材料性质的3个主元素,并建立起主元素与表观和细观力学参数之间的回归方程。影响皮质骨力学性能的主要因素为材料分布,体积分数与间歇振动天数的影响次之。结论皮质骨的材料性质能够反映其力学性能的变化,通过材料性质与力学性能的关系可以评估骨强度,为骨质疏松的振动防治及其康复过程的评价提供理论依据。

低载荷机械振动对去势大鼠骨组织成骨相关蛋白表达情况的影响

目的通过对去势大鼠加载不同时段的低载荷机械振动,探讨不同的振动持续时间对骨质疏松大鼠骨组织成骨相关蛋白表达的影响。方法 6个月龄雌性Wistar大鼠24只,随机分为8周去势对照组(C8)、12周去势对照组(C12)、8周振动组(V8)和12周振动组(V12)。所有大鼠接受去势手术1周后开始实施振动试验,对V8组与V12组大鼠分别加载35 Hz、0.25 g的低载荷机械振动,每天15 min;去势对照组不做处理。8周与12周后分两批断颈处死大鼠,采用Western blot技术检测各组大鼠成骨相关蛋白BMP-2、p-ERK、Runx2、OCN的表达。结果低载荷机械振动能够显著上调去势大鼠骨组织BMP-2、p-ERK、Runx2和OCN的蛋白表达水平(P<0.01),随着振动时间的延长,V12组较V8组蛋白含量分别增加了22.61%(P<0.05)、27.96%(P<0.01)、25.85%(P<0.01)、27.05%(P<0.01);去势对照组间各蛋白表达水平无明显差异(P>0.05)。结论低载荷机械振动能够上调骨组织成骨相关蛋白的表达水平,并随着振动时间的增加显现出更为优越的成骨作用。

持续与间歇振动大鼠神经电图的实验研究

高频低载振动能够对抗骨质疏松这一理论已经得到国内外学者的初步认可,我们选取大鼠为实验动物,探索高频低载振动对周围神经系统的影响。选取6月龄Wistar大鼠36只,分为6组:基础对照组,持续振动组,间歇振动1、35、7、d组。全部大鼠均切除双侧卵巢,建立去势骨质疏松模型。术后1周进行持续与间歇的高频低载振动试验(频率35 Hz,加速度0.25 g,每天振动15 min),分别在实施振动8周和12周时两次活体测量大鼠坐骨神经电图。结果表明:各组大鼠神经电图波幅差异不大;对神经电图潜速率比较可知:8周时持续振动组潜速率出现下降现象;12周时除持续组外,间歇振动7 d组和5 d组也出现下降现象。说明长时间的振动对神经影响较大,因此振动治疗周期不宜过长,积极寻找合适的间歇振动周期是十分必要的。

椎体内固定技术发展

对近年来椎体内固定的发展状况及实验现状进行了综述,着重介绍了几种常见的经椎弓根椎体内固定系统及椎弓根螺钉的植入对椎体骨组织的影响,它包括3个方面,分别是邻近节段运动的改变、邻近椎体骨密度变化、融合相邻节段发生退变。可为今后设计优化椎体内固定器械及相关实验研究提供参考。

动态仿真分析车辆低频振动对人体腰椎的损伤机制

背景:长期暴露在车辆低频振动环境中将对人体腰椎健康产生影响,而关于低频振动载荷对人体腰椎力学性能的影响机制却未被深入研究。目的:通过进行动态有限元仿真分析,探究不同振动频率对人体腰椎力学性能的影响机制。方法:建立带有三维实体韧带的L2-L3节段多孔弹性人体腰椎有限元模型,进行与时间相关的动态仿真分析,观测车辆正常行驶所引起的不同振动频率对腰椎力学性能的影响。结果与结论:(1)相同振动时间作用下,相比动态载荷,静态载荷引起相对小的应力与位移;(2)随着振动频率升高,腰间盘轴向有效应力与径向位移逐渐增大,髓核孔压逐渐减小;(3)当振动频率足够高时,参数数值随振频继续升高变化不大;(4)提示应力与位移过大及孔压消散过快均不利于腰椎的受力与性能恢复。因此,静态载荷对腰椎力学性能影响相对较小;共振频率振动对腰椎力学性能产生的负面影响最大;在一定频率范围内,车辆行驶所引发的振动频率越高,对驾驶员腰椎的损伤程度越大。

有限元法分析车辆低频振动时不同退变程度人体腰椎的力学响应

背景:长期处于车辆低频振动环境中不利于人体腰椎健康,且部分驾驶员腰椎已发生了一定程度的退变,然而车辆低频振动对不同退变程度腰椎的损伤机制尚无定论。目的:通过对比同一腰椎在不同振动环境以及不同腰椎在同一振动环境中的力学响应,确定不同振动频率对不同退变程度腰椎力学性能的影响。方法:建立4种不同退变程度人体腰椎有限元模型,施加车辆正常行驶时可能产生的低频振动,模拟腰椎在低频振动作用下的力学响应。结果与结论:①短时间低频振动时,4种腰椎的阻尼减振效果较好,而一旦振动时间过长,中度与重度退变腰椎的力学性能显著下降,因此建议已患有中、重度腰椎退变的驾驶员驾车时间不易过长;②随着退变程度加重,腰椎固有频率有逐渐降低的趋势;③排除共振频率,同一腰椎在不同振动频率作用下力学性能变化不显著,也就是说,驾驶同一辆车在不同良好铺装路面行驶对驾驶员腰椎力学性能的影响并无明显差异。

力学加载大小对去势大鼠骨组织形态计量学影响的实验研究

观察不同强度的力学加载对去势大鼠骨组织形态计量学参数的影响。取35只9月龄雌性SD大鼠,随机分为5组,即假手术组,去势对照组,去势加载1N组、去势加载2N组、去势加载4N组。加载组大鼠加载4周后处死,取胫骨上端松质骨进行树脂包埋,不脱钙切片。观察骨组织形态计量学参数。结果表明:加载组大鼠的骨小梁面积百分率、骨小梁厚度、骨小梁数量明显高于去势对照组,骨小梁分离度明显低于去势对照组。动态参数显示,去势组大鼠的骨转换明显高于去势加载组和假手术组。随着载荷的增加,大鼠骨形态计量学的各个参数和骨的微观结构均有所改善。说明力学加载对去势大鼠骨组织微观结构有较大的改善,能够有效地减少骨量的丢失,减缓由于去势引起的骨质疏松的进程。

浅谈大数据时代下的数据中心运维管理

大数据时代,数据已成为新的生产要素。在数据中心运行维护过程中,积累了丰富的运维数据资源,如何分析挖掘运维数据,提升运维精细化管理水平,成为新一代数据中心的关注焦点。本文从动环监控系统数据挖掘、知识库、容量管理三个方面浅谈了大数据时代下数据中心运维管理面临的挑战,为数据中心精细化运维管理提供了参考。

雌性大鼠去势前后全身振动对骨微观结构形态和力学性能的影响

目的研究雌性大鼠去势前后进行全身振动对骨微观结构形态和力学性能的影响。方法选取180只10周龄雌性Wistar大鼠随机分为:去势前振动组(WBV)、去势后振动组(OW)、去势组(OVA)和对照组(CON)。1~8周,对WBV组大鼠进全身振动(35 Hz,0.25 g),其余组自由活动;第9、10周为WBV组、OW组、OVA组剩余所有大鼠进行去势手术。

不同月龄豚鼠股骨近端形态及力学性能改变的实验研究

目的骨关节炎是以关节退化为特点的一种退行性骨疾病,主要累计负重关节,引发疼痛甚至致残。髋关节是人体最大的关节,髋关节炎的发生和发展严重影响老年人的生活质量,带来巨大的社会负担和经济负担。股骨近端软骨及软骨下骨形态和力学性能的研究能够为探讨髋关节炎的发生和发展机制以及临床预防关节炎的发生提供理论依据,具备重要临床意义。方法选取1、3、6、9月龄Dunkin豚鼠32只,每月龄8只,过麻处死,取其双侧股骨近端,分别进行关节面软骨的微米压痕实验,股骨近端Micro-CT扫描以及股骨头番红0/固绿染色。从软骨和软骨下骨结构形态以及软骨力学性能等方面探讨不同月龄豚鼠髋关节的退变过程。结果 Micro-CT结果显示,1、3、6月龄对比可观测到随着豚鼠月龄的增加,软骨下皮质骨厚度,软骨下松质骨骨密度、骨体积分数、骨小梁厚度均发生显著提高,同时结构模型指数显著降低,6月龄开始,可明显观测到豚鼠股骨头生长板闭合;6月龄与9月龄组对比,未观测到股骨近端显微结构参数发生显著改变。番红0/固绿结果显示,股骨头软骨在1月龄和3月龄时软骨细胞排列整齐,软骨表面光滑,没有明显退变迹象;6月龄组可观测到明显的弥漫性细胞增加;软骨表面退变最早发生在9月龄豚鼠股骨头内侧。软骨压痕实验研究显示,随着月龄增加,刚度呈下降趋势,蠕变性能未观测到显著差异。结论豚鼠自发性质髋关节退变最早发生在6月龄,以软骨细胞改变为特点,但尚未观测到软骨下骨的显著改变。本研究针对不同月龄豚鼠股骨近端的形态和力学性能开展研究,获得了不同月龄豚鼠股骨近端软骨力学性能,以及软骨和软骨下骨微观结构,为退变型骨疾病的深入研究提供了一定的理论依据。

基于三周期极小曲面的新型梯度支架设计及其力学、渗透、组织分化特性研究

为建立具有良好生物学性能的骨支架结构,本文基于螺旋(G)型、菱形(D)型三周期极小曲面(TPMS),设计了两种新型梯度TPMS支架:双向线性渐变G型(L-G型)支架、D型/G型融合(N-G型)支架,并通过压缩仿真获得了两种支架的结构力学性能参数。然后,本文通过计算流体动力学(CFD)仿真获得了支架内流体的流动性能参数,并由达西定律计算出两种支架的渗透率。基于组织分化理论,本研究预测了两种支架的组织分化面积。研究结果显示,L-G型支架较N-G型支架的承载能力更强,而N-G型支架在渗透率及软骨组织分化面积等生物学性能方面更优。L-G型和N-G型支架的建模过程为骨支架的设计提供了一种新思路,文中的仿真分析也可为支架植入人体后的骨整合预测提供参考。

舰船装备系统软件一体化测试技术与质量控制方法研究

随着装备从硬集成向软集成的发展,规模大、状态变量多、反馈结构和关联关系庞杂的复杂装备系统软件研制过程在舰船装备建设过程中日益发挥着巨大作用,强有力地推动着装备建设的快速发展和战斗力的不断提升,而软件测试作为软件研制过程的重要组成部分,是保证软件产品质量的有效手段。本文通过对各阶段测试环境、测试类型、测试用例设计、测试缺陷等数据的收集和分析,明确了复杂研发模式下的系统集成测试策略和方法 ,提出了一种软件一体化测试技术和过程改进方案,试图为后续舰船装备系统的软件测试过程提供参考和借鉴。