儿童颈椎C2~C7节段生物力学特性的有限元研究

研究儿童正常颈椎C2~C7节段的生物力学特性和不同载荷作用下儿童颈椎生物力学特性的变化规律。基于儿童颈椎CT数据,建立两个6岁儿童C2~C7颈椎有限元模型并验证有效性,施加21 N集中力和0.5、1.0、1.5、2.0 N∙m力矩分析不同工况下颈椎的关节活动度(range of motion, ROM)、椎体应力和椎间盘压力的分布特征。结果表明,力矩等值增加时两模型C2~C7颈椎ROM和应力在前屈、后伸、侧弯和旋转工况均呈现非线性增长。21 N集中力和0.5 N∙m力矩下模型1和模型2颈椎C2~C7整体ROM在前屈、后伸、侧弯和旋转时分别为8.3˚、19.07˚、25.14˚、28.2˚和10.91˚、20.08˚、18.92˚、27.61˚,两模型1.0、1.5、2.0 N∙m力矩下较0.5 N∙m时ROM最大分别增加了21.19˚、27.84˚、36.83˚和19.08˚、30.05˚、38.31˚。21 N集中力和0.5 N∙m力矩下模型1和模型2颈椎C2~C7椎体最大应力在前屈、后伸、侧弯和旋转时分别为3.19、11.75、5.93、4.84 MPa和3.96、9.81、6.71、5.89 MPa,两模型1.0、1.5、2.0 N∙m力矩下较0.5 N∙m时应力最大增幅分别为133.54%、203.76%、286.21%和83.33%、138.38%、220.20%。儿童椎间盘应力均为前屈时最小、后伸时最大,椎体与椎间盘应力分布特征与前人研究基本一致。两儿童ROM、应力大小与分布特征相近,儿童C2~C7颈椎ROM大于成人,椎体与椎间盘应力值小于成人,对儿童颈椎病进行预防治疗时应考虑儿童颈椎与成人的差异。

C_4～C_6颈椎有限元模型的建立和多点力学加载方法

背景：人体颈椎运动是多节段之间相互力学及位移关系的变化,建立多节段有限元模型及多点力学加载方法可以为颈椎生物力学研究提供高精度的模型和科学的计算分析方法。目的：建立人体C4~C6颈椎三维有限元模型,并在此基础上提出多点力学加载方法。方法：以正常人C4~C6颈椎CT图像作为数据源,利用Mimics10.0、Ansys11.0有限元分析软件建立三维有限元模型,对其进行多点力学加载测试,模拟生理状态时颈椎的轴向、屈曲、后伸、侧弯、扭转运动,分析各运动状态下C4~C6颈椎关节突和椎间盘的应力和位移改变。结果与结论：建立的C4~C6颈椎有限元模型几何形态逼真,重现了C4~C6颈椎节段解剖结构外形,整体显示直观,表面无过多简化,建成后的三维有限元模型与实体组织具有良好的几何相似性。应力Se、Sz在不同加载工况时,前屈/后伸〉侧弯〉轴向加载。轴向加载载荷明显小,导致应力位移水平低。提示应用正常人体原始资料构建的C4~C6颈椎有限元模型以及多点力学加载分析的方法科学有效,为颈椎的生物力学研究提供了高精度模型和科学的计算分析方法。

下颈椎C3-C7活动节段三维有限元的建模和验证

基于CT图像数据结合图像处理软件建立人体下颈椎C3-C7活动节段的三维有限元模型,并验证模型的有效性。选取一名健康志愿者颈椎CT数据,建立包括椎体、后部结构、终板、椎间盘、韧带和关节突等部分的下颈椎C3-C7三维有限元模型,赋予颈椎组织不同成分的材料属性,模拟人体颈椎在正常生理状态下承受扭矩载荷时,前屈、后伸、侧弯和旋转等运动情况下颈椎椎体、椎间盘和小关节的生物力学特性。颈椎C3-C7活动节段在四种工况下的活动范围与前人离体实验和有限元分析的研究结果基本吻合,颈椎椎体、椎间盘和小关节的应力分布符合其生物力学特性。下颈椎C3-C7活动节段的模拟结果符合人体的真实运动规律,为临床颈椎的生理、病理研究以及植入器械的力学性能分析奠定理论基础。

C5～C7烃类组分在Al2 O3毛细管色谱柱上的分离及应用

详细研究了54种常见的C5～C7烃类组分在S型、KCl型和M型3种类型Al2 O3毛细管色谱柱上的分离和定性，结果显示大部分C5～C7烃类组分在3种类型Al2 O3毛细管色谱柱上的分离效果良好，但也存在一些组分分离不完全或共流出的现象，3种类型Al2 O3毛细管色谱柱上的分离效果也存在一定的差异。共测定了15个C5烃类组分，25个C6烃类组分及14个C7烃类组分在这3种类型Al2 O3毛细管色谱柱上的线性程序升温保留指数，为C5～C7烃类组分在Al2 O3毛细管色谱柱上的定性提供了依据。同时定量分析了某石化企业的裂解气样品中C5～C7烃类组分的含量。本研究拓展了Al2 O3毛细管色谱柱的应用范围，可以为石化企业轻烃的分析提供参考。

ZIF-78膜的制备及其在油气回收中的应用研究

采用反应晶种合成方法，在ZnO撑体（锌源）上制备ZIF-78膜，用XRD，TGA，SEM对合成的粉末和膜进行表征。将制备完整的ZIF-78／ZnO膜用于油气分离实验，考察了操作压力，进料浓度，操作温度及切割比对ZIF-78膜分离n-C6H1gN2体系性能的影响，实验表明，膜的分离因子随进料浓度的增加而增大，且分别在0．06MPa、20℃和切割比θ=0．2时达到最大值；膜的渗透系数均随操作压力、进料浓度、操作温度和切割比的增加而增大。实验研究了烷烃（C5～C7）／N2模拟油气体系在不同压力下对膜分离性能的影响，结果表明在操作温度20℃，操作压力0．06MPa，进料浓度30％（V）的条件下，n-C5H1JN2、n-C6H1VN2和n-C7H16／N2的分离因子分别为2．45、2．27和2．13，渗透性分别为9．20×10^-8、6．22×10^-8。3．96×10^-8mol．（m^2．S．Pa）^-1。

PUMCⅡd2型青少年特发性脊柱侧凸选择性融合的有限元分析

为了验证PUMCⅡd2型AIS手术治疗最佳融合节段，浙江舟山人民医院汪学松等利用PUMCⅡd2型AIS有限元模型（T5-S），分别模拟上胸弯融合、下腰弯融合和双弯融合方式，在侧弯凹侧端椎椎弓根内分别赋予50N、100N。

颈前路椎体次全切除与颈前路椎间盘切除植骨融合内固定治疗相邻双节段颈椎病的比较

目的 比较颈前路椎体次全切除植骨融合内固定术(Anterior cervical corpectomy and fusion,ACCF)与颈前路椎间盘切除植骨融合内固定术(Anterior cervical discectomy and fusion,ACDF)治疗相邻双节段颈椎病的矢状面平衡和功能恢复效果。方法 纳入自2018-03-2020-07诊治的143例相邻双节段颈椎病,其中ACCF组76例,ACDF组67例。比较ACCF组与ACDF组手术时间、术中出血量、住院时间,术后6个月JOA评分、NDI指数、疼痛VAS评分,以及术后6个月颈椎矢状面参数。结果 ACCF组随访时间为(6.4±1.0)个月,ACDF组随访时间为(7.1±1.1)个月。ACCF组术后没有出现钛网沉降,术后6个月随访时均获得植骨融合。ACDF组手术时间、住院时间均较ACCF组短,术中出血量较ACCF组少,差异有统计学意义(P<0.05)。ACCF组、ACDF组术后6个月T_(1)倾斜角、C_(2)~C_(7)矢状垂直轴与术前比较差异无统计学意义(P>0.05)。ACCF组与ACDF组术后6个月JOA评分、NDI指数、疼痛VAS评分、C_(2)~C_(7)Cobb角、T1倾斜角、C_(2)~C_(7)矢状垂直轴比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论 ACCF与ACDF手术治疗相邻双节段颈椎病均可取满意疗效,在改善神经功能方面没有明显差异,但是ACDF手术时间更短、术中出血量更少,排除发育型颈椎管狭窄、椎体后缘合并后纵韧带骨化、终板附有较大骨赘的患者可以优先选择ACDF手术治疗。