有限元法在脊柱胸腰段骨折生物力学分析中的应用及发展方向

背景:脊柱骨折最高发部位是胸腰段,其症状为后背部疼痛、后凸畸形、活动受限,或伴脊髓神经损伤引发下肢疼痛、麻木甚至截瘫等并发症。有限元法是一种数字化的计算机建模技术,能真实模拟实物模型并进行受力分析。目的:综述有限元法在脊柱胸腰段骨折中的应用。方法:在中英文文献数据库PubMed、Web of Science、中国知网中检索2024年3月之前发表的有限元分析法在脊柱胸腰段骨折中应用的相关文献,中英文检索词为“有限元分析法(finite element analysis methods)”“生物力学(biomechanical phenomena)”“应力分析(stress analysis)”“胸腰椎骨折(thoracolumbar fractures)”“脊柱骨折(spinal fractures)”,最终纳入55篇文献。结果与结论:①通过有限元法对不同病因(骨质疏松性、创伤性、病理性)导致的胸腰椎骨折进行探索,有利于对各种类型胸腰椎骨折的生物力学特征有更加深刻的认识,完善对胸腰椎骨折的个性化和精细化治疗;②单一样本或数量较少样本的有限元分析具有偶然性,未来的有限元分析需要更大的样本数量来减少样本偶然性带来的误差;③仅骨骼的刚性结构不能满足实物的完整性所具有的生物力学工况,未来的有限元模型需要尽可能纳入实物的所有结构(例如肌肉、韧带等软组织);④有限元法在骨质疏松性和创伤性胸腰椎骨折方面的研究较多,未来需要进行更加深入的研究;病理性胸腰椎骨折领域的研究较少,未来研究范围较广。

有限元法构建退行性脊柱侧弯模型:病因与治疗中的生物力学分析

背景:退行性脊柱侧弯是指发生在成年之后,脊柱冠状面Cobb角度>10°伴有矢状面畸形和旋转脱位,常常产生脊髓、神经受压症状,如腰疼、下肢疼痛、麻木、无力、神经源性跛行等。有限元法是一种计算机建模的力学分析技术,通过建立数字化网格模型,能真实还原人类脊柱模型并可进行脊柱力学研究。目的:综述有限元法在退行性脊柱侧弯病因及治疗中的应用。方法:在文献数据库中国知网、PubMed、Web of Science中检索2023年10月之前发表的有关有限元分析法在退行性脊柱侧弯中应用的文献,英文检索词为finite element anaysis,biomechanics,stress analysis,degenerative scoliosis,adult spinal deformity,中文检索词为有限元分析法、生物力学、应力分析、退变性脊柱侧凸、成年性脊柱侧凸。最终纳入文献54篇。结果与结论:①运用有限元法构建的退行性脊柱侧弯模型得出的生物力学研究结果,与体内试验研究结果相同,证明有限元法在退行性脊柱侧弯中具有较高的实用价值;②通过有限元法对退行性脊柱侧弯的病因与治疗进行研究,有利于预防其发生、减缓其进展、制定出更合适的治疗方案、减少手术并发症出现、促进患者术后康复等;③有限元法从材料单一的骨性结构逐渐发展到纳入肌肉韧带等软组织的阶段,且小样本含量越来越无法满足研究需要;④有限元法在退行性脊柱侧弯领域有较大的发展空间。

旋提手法治疗神经根型颈椎病的应力及椎间孔形态学特征:三维有限元分析

背景:颈椎旋提手法治疗神经根型颈椎病的临床疗效确切,安全性较好,已广泛应用于临床中,但其对各节段颈椎椎体、椎间盘的生物力学及椎间孔面积的影响尚未系统阐明。目的:基于三维有限元分析技术开展相关研究,为旋提手法治疗神经根型颈椎病的效应机制提供数字化证据。方法:选择1例颈背部无异常疾患的志愿者,将其颈椎旋转至生理极限体位状态下的CT影像资料作为有限元模型材料。分别通过Mimics19.0、Geomagic Studio 2013、Hypermash 14.0及ANSYS Workbench 2020 R2软件完成对有限元模型的初步构建,基于文献完成颈椎各组织结构的弹性模量、弹性系数赋值,基于团队前期工作基础在模型上加载旋提手法的力学工况,分析颈椎旋提手法对C3-T1节段各椎体、椎间盘的力学参数及其对颈椎旋颈对侧椎间孔面积的影响。结果与结论:(1)旋提手法实施时,骨性结构的应力明显高于椎间盘等软组织;(2)手法操作时各颈椎椎体顶部椎板处应力高,底部椎板处应力低,关节突关节处及横突处应力较低;而各椎间盘顶部髓核处应力较低,底部与椎板连接处应力较高,但椎间盘应力最高点在顶部外侧纤维环处;(3)另外,加载提扳力后较之加载前,C6/C7节段椎间孔投影面积明显增大;(4)提示旋提手法操作具有改变颈椎本身应力结构的力学特征,并能扩大患者旋颈对侧的C6/7椎间孔面积,实现治疗神经根型颈椎病的目的。

血流限制训练法联合抗阻训练对运动者肌肉相关指标影响的Meta分析

目的:通过收集血流限制训练法联合抗阻训练的相关文献,依照系统评价和Meta分析的范式,分析血流限制训练法联合抗阻训练与抗阻训练对运动者肌肉相关指标和专项能力的不同影响,旨在为运动者在训练实践中运用血流限制训练提供数据支持。方法:检索中外数据库(中国知网、万方、PubMed、Web of Science和SPORTDiscus),应用血流限制训练法联合抗阻训练对对象为运动者中大学生运动者肢体围度、肌肉质量、肌肉力量和专项运动能力影响的随机对照试验,检索起止时间为2000-01-01/2023-10-12。至少2名研究者采用Cochrane协作网偏倚风险评估工具和标准对纳入文献进行质量评价。使用RevMan 5.4软件进行异质性检验、数据合并、亚组分析、绘制森林图和敏感性分析,绘制漏斗图并进行发表偏倚评价和敏感性分析。评价指标为肢体围度、肌肉厚度、肌肉力量和专项能力等,对不同专项运动能力进行亚组分析。结果:①共纳入18项随机对照试验,共403例受试者,根据Cochrane协作网偏倚风险评估工具,纳入文献中文献质量为A级的有16篇,B级有2篇。②将血流限制训练法联合抗阻训练与抗阻训练之间的效果进行对比,在肢体围度方面,两组间无显著性差异(SMD=0.03,95%CI:-0.16-0.21,P=0.78);在肌肉厚度方面(SMD=0.14,95%CI:0.01-0.27,P=0.03)及肌肉力量方面(SMD=0.37,95%CI:0.14-0.60,P=0.001)两组间有显著性差异。③对专项能力指标进行亚组分析结果显示,距离指标的分析结果存在高异质性(I2=73%),时间指标的分析结果存在高异质性(I2=55%),分析可能原因是各研究的测试方法及评估指标意义的不同导致;功率指标的分析结果显示无异质性(I2=0%);血流限制训练法联合抗阻训练对距离指标具有显著影响(P<0.01)。④合并效应结果显示,血流限制训练法联合抗阻训练比较抗阻训练对于专项能力的影响(P=0.41),提示不同训练方法对于专项能力不存在显著性影响。结论:①两种训练方法均能够促进大学生运动者的肌肉厚度、肌肉力量和专项能力,血流限制训练法联合抗阻训练相较于抗阻训练在促进运动员肌肉厚度、肌肉力量和部分专项能力方面具有显著性效果。因此,可以在专项训练之中科学合理地融合血流限制训练法,以差异性的生理刺激综合作用于肌肉,以取得更好的训练效果。②然而,由于纳入的研究数量较少,以及其他可能存在的局限性,今后需要纳入更多的高质量、多项目类型和性别的随机对照试验来证实。

WBS-RBS法与故障树分析法结合的加注系统危险识别技术

针对航天发射加注系统工艺严谨、设备繁多和操作复杂的特点,传统FMEA危险识别方法只能考虑单一失效模式,具有危险辨识不完整的特点,特别是在高危险性的航天发射操作过程中,难以识别出完备的危险因子;采用WBS-RBS与故障树分析结合的方法对"液氢加注系统管路发生严重事故"进行危险识别,可见采用本方法能识别出更完备的危险源,这是由于本方法完善了人机交互、系统接口。所提方法可以应用到航天发射场的风险辨识,为航天发射风险管理提供了参考。

基于WBS-RBS耦合矩阵法的水利工程洞室施工作业人因风险评估

为解决事故树分析法在复杂系统中识别风险时存在编制困难且容易遗漏风险的问题,本文提出了基于工作-风险分解(WBS-RBS)耦合矩阵法的水利工程洞室施工作业人因风险评估方法.首先,将水利工程洞室作业流程与风险进行细化分解,形成WBS-RBS耦合矩阵,识别出整个施工过程中的风险;其次,采用区间层次分析法计算风险因素权重,在此基础上通过专家调查法得到风险发生概率和损失后果的量化值,并用风险因素权重进行加权,得到修正的风险值;然后,将修正的风险值填入WBS-RBS耦合矩阵,得到各项风险因素和工作单元的风险值及占比情况.最后,以水利水电工程施工行业发生的多起洞室施工伤亡事故为例,验证了方法的科学性与有效性.

浅谈WBS-RBS方法在动车组一级检修风险分析中的应用

根据动车组运用检修一体化维修的特殊属性,以动车组一级检修作业过程为例,采用WBS-RBS方法对其过程进行风险分析,同时根据该方法风险分析制定有效的预控措施,为动车组运用检修整个过程安全风险分析工作提供参考。

基于红外光谱与聚类分析法的宁夏产地枸杞子品种鉴别研究

宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)为宁夏传统道地中药材,因其良好的药食两用价值,已引种至甘肃、新疆、青海等省区。因长期引种和改良,宁夏枸杞品种繁多,是影响其质量的重要因素之一。本研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对宁夏中宁产地的宁杞1号、4号、5号、7号、0909号、10号共6个品种的枸杞子进行测定,一维红外光谱及二阶导数光谱范围均为4000~650cm^(-1),得到图谱后进行图谱解析;采用谱带较密集的指纹区(1800~650cm^(-1))计算红外光谱图的相似系数;然后结合SMICA聚类分析法对不同品种枸杞子的红外指纹图谱进行聚类比较。结果表明,不同品种枸杞子样品的一维红外光谱图较为相似,峰的位置、峰高和峰形都较为接近,其共同吸收峰较多,仅在3282~3288、1239~1242和1143~1147 cm^(-1)附近的吸收峰强度、峰位置、峰形状有所不同,说明不同品种枸杞子中多糖类、苷类、蛋白质类、脂类和黄酮类等成分的种类和含量有所差异。二阶导数光谱中,宁杞1号、4号、7号在2880 cm^(-1)处吸收峰不明显,0909号在969 cm^(-1)处吸收峰不明显。不同品种枸杞子的相似度范围在0.9489~0.9928之间,说明不同品种枸杞子存在一定差异,其中,宁杞7号与其他品种的平均相似度系数最小,为0.9640,说明其成分特异性最高。0909号与宁杞10号相似系数为0.9928,相似度最高。采用Assure ID软件以各药材吸收波数为变量进行聚类分析,宁杞1号与其他品种的差异均较小,类间距在2.17~2.97范围内;0909号与其他品种间的差异最大,类间距在2.97~8.06范围内。聚类模型中,不同品种枸杞子的识别率均为100%,仅宁杞1号的拒绝率较低,为66%,易与其他品种枸杞子混淆,0909号的拒绝率和识别率均为100%,最易区分。类模型图中,0909号与宁杞5号、0909号与宁杞7号两两分开,可以明显鉴别出不同品种的样品。采用已知品种的枸杞子对聚类分析模型进行验证,其识别率和拒绝率与聚类分析模型相同。不同品种枸杞子类模型图与一维红外光谱、二阶导数图谱、相似度、类间距、识别率和拒绝率结果相互印证,佐证了宁杞1号为大多数宁杞系列品种的来源品种,而09系列品种0909号与其他品种有较大差异。因此,红外光谱与聚类分析法相结合可以快速、无损地鉴别不同品种枸杞子,对枸杞子药材生产和新品种选育具有一定的指导作用。

基于熵权法-AHP法的高能电子束辐照对生附片品质影响分析

为探究高能电子束辐照对生附片灭菌效果及药材品质的影响,本试验采用0、1、3、5、7、10、13、15和25 kGy剂量的电子束对生附片进行辐照处理,分析贮藏期内微生物数量和理化指标的变化。结果表明,辐照剂量为1 kGy可将微生物负载超标样品中的需氧菌总数、霉菌和酵母菌总数降至标准规定以下。不同辐照剂量下的水分、总灰分和浸出物含量均无显著差异(P>0.05);总色差值(ΔE)随辐照剂量的增加而显著增加。经7、10、13 kGy高能电子束辐照处理后,总生物碱、单双酯型生物碱含量总和低于未辐照组。1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)清除率随辐照剂量增加整体显著下降(P<0.05)。高效液相色谱(HPLC)指纹图谱显示,不同辐照剂量高能电子束处理样品的相似度大于0.97,质量较稳定。熵权法结合层次分析法(AHP)综合评价表明,5 kGy辐照组的品质综合评分最高,1 kGy辐照组的品质综合评分最低。本研究结果可为高能电子束辐照技术在生附片及其加工品贮藏中的应用提供理论参考。

响应面法优化澳洲坚果真空油炸工艺及品质分析

以澳洲坚果果仁为原料,制备真空油炸产品。采用单因素实验和响应面Box-Behnken试验进行真空油炸工艺优化;以原料果仁为对照,测定真空油炸果仁含油率、酸价、过氧化值、色差与感官品质指标。结果表明:冷冻温度、真空油炸温度、真空油炸时间和真空度对澳洲坚果果仁的口感和风味品质影响差异极显著(P<0.01),澳洲坚果果仁真空油炸最佳工艺条件:冷冻温度−24℃、真空油炸温度113℃、真空油炸时间58 min、真空度−0.095 MPa,在该工艺条件下制得的澳洲坚果果仁香味浓郁、口感酥松,感官评分为95.90分,酸价、过氧化值分别为0.23 mg/g、0.14 g/100 g,在低水平范围内,符合LY/T 1963-2018的标准要求。因此,真空油炸工艺极显著提高了澳洲坚果果仁的品质。

WBS-RBS与AHP方法在土建工程施工安全风险评估中的应用

结合土建工程施工安全风险管理的特点,提出了WBS-RBS与AHP相结合的土建工程施工安全风险评估方法,把评估过程分为工程项目资料调研、风险辨识、风险衡量和风险度计算4个步骤,并详细介绍了WBS-RBS风险辨识方法、专家调查风险衡量方法和AHP风险度计算方法在土建工程施工安全风险评估中的应用。WBS-RBS与AHP相结合的土建工程施工安全风险评估方法在系统分析计算的基础上,能够全面的辨识土建工程项目施工安全的典型风险和计算总的风险度,为工程项目的施工安全风险评价提供了一个可行的方法和为有效防范风险奠定了基础。

根本原因分析法在手术室患者坠床管理中的应用

目的:评价根本原因分析法(RCA)在手术室患者坠床管理中的应用效果,为临床手术患者安全管理提供参考。方法:建立RCA小组,通过访谈和现场考察收集事件相关资料,通过时间序列表罗列手术室患者坠床事件过程,识别近端原因,借助鱼骨图进行分析以确定根本原因,制定改善行动计划表,组织实施并评估改善效果。结果:实施一系列改善行动后,约束带使用规范率、手术安全管理培训完成率、防坠床/跌倒指示牌正确放置指定位置比例均达到100%。结论:应用RCA分析手术室患者坠床这一不良事件,有助于促进医院系统安全,增强医护人员的安全意识,优化医疗服务,确保患者的医疗质量和安全水平得到有效提升。

WBS-RBS法在城市轨道工程风险辨识中的应用

根据城市轨道工程风险的特殊属性,引入WBS-RBS法进行风险辨识。并且通过天津滨海城市轨道工程风险辨识的案例,说明运用WBS-RBS法进行城市轨道工程风险辨识的基本过程。

基于灰色关联度分析联合熵权TOPSIS法的乳癖清胶囊综合质量评价

目的:在HPLC法检测乳癖清胶囊中12个成分的基础上,利用灰色关联度分析(GRA)联合熵权TOPSIS法评价其综合质量。方法:采用Shimadzu C_(18)(250 mm×4.6 mm,5μm)色谱柱;以乙腈-0.1%磷酸溶液为流动相,梯度洗脱;检测波长分别为210、275、230 nm。采用多元统计分析法挖掘影响乳癖清胶囊质量差异的标志性成分,并通过GRA和熵权TOPSIS法对其进行综合质量评价。结果:方法学考察结果符合现行药典要求;多元统计分析结果显示15批样品聚为3类,橙皮苷、芸香柚皮苷、柴胡皂苷d和土贝母苷甲是影响乳癖清胶囊产品质量的主要潜在标志物。GRA和熵权TOPSIS法显示乳癖清胶囊的质量呈现一定批间差异,且2种方法结果基本一致。结论:GRA与熵权TOPSIS融合模型操作便捷、客观全面,可为乳癖清胶囊的品质评价和质量控制提供参考。

基于层次分析法与频率比模型的采空塌陷危险性评价

采空塌陷危险性评价是编制地质灾害防治规划、开展地质灾害防治与监测预警工作的重要依据。本文采用层次分析法与频率比模型相结合构建了采空塌陷危险性评价模型(AHP-PF组合模型)。以沈阳市蒲河-清水矿区为例,考虑了地质条件、地表特征、开采条件等3方面影响因素,选取了第四纪覆盖类型、第四纪松散层厚度、地质构造复杂程度、可采煤层顶板强度指标、煤层倾角、地表沉陷速率、采深采厚比、采空区叠置层数等8个评价指标,利用AHP-PF组合模型计算各指标权重及频率比,最后进行采空塌陷危险性分区。评价结果表明,采空塌陷危险性高区主要集中在采深采厚比小、沉陷速率大及目前仍在开采的区域,该区域是地质灾害防治、搬迁避让的重点区域。

基于层次分析灰色定权聚类的煤层气开发甜点预测方法——以柿庄北区块为例

随着煤层气产业的发展以及非常规油气勘探开发一体化的要求,当前煤层气的勘查评价工作逐渐由勘探选区向开发甜点选区推进。然而,受限于勘探开发阶段或资料占有程度,当前多数的选区评价体系对煤储层的可改性和煤层气的可采性考虑不足,在指导开发区井位优选或加密井方面效果不佳。基于沁水盆地柿庄北区块100余口煤层气参数井和开发井资料,分析区内3号煤层煤层气开发的资源条件、储层可改造性和煤层气可采性,采用层次分析和灰色定权聚类方法构建评价模型,评价了煤层气开发甜点区,为区内新井和加密井的部署提供依据。评价模型以煤层含气量、煤厚反映煤层气资源条件;综合考虑地应力环境和岩石力学性质,构建储层综合可改造性参数,评价储层可改造性;使用原始结构煤和碎裂煤占比、临储比和储层原始渗透率反映煤层气的可采性。每个参数采用word聚类方法分级,每个点位(每口井)计算出综合优度并排序,最终划分出煤层气开发甜点区。评价结果表明,研究区中部综合优度大于65的地区为进一步开展开发工作的甜点区。

权力概念的法学定位——兼论全球化时代的法益分析范式

“right”形同实异的一词多义现象,囿于宽泛的“能力”说,只看到权力和权利的共同性而无视其根本差异,权力和权利在一定条件下的可相互转换性,导致人们长期以来误把“权力”混同或归属于“权利”。法律思维的日益精细和法律观念的不断分化;“把权力关在制度笼子里”的政治诉求和政治共识;作为现代法治灵魂的“权利本位论”,唯有在“权力”独立于“权利”以及“权利—权力—义务—责任”四位一体的思维坐标中才能凸显其真正的意义和精髓;这些因素决定了权力概念成为法学独立范畴的必要性。萨尔蒙德和霍菲尔德的分析法学图式,虽然有些琐碎和似是而非,但第一次系统梳理了法律分析及法学研究的核心范畴,较为充分地区分了“权力”和“权利”,初步意识到“法益”的本体地位,从而为我们构建全球化时代的法益分析范式奠定了基础。如果说现象层面的“权利—权力—义务—责任”的分析方法主要服务于法律实务,那么深究法律本体、相对繁复的法益分析范式,则主要着眼于法学的体系性学理建设及其逻辑自洽检验。

基于内容分析法的临床药师岗位胜任力指标构建

目的 对国内外临床药师胜任力评价指标进行内容分析,为临床药师岗位胜任力构建提供参考。方法 检索国内外临床药师岗位胜任力相关文献,采用内容分析法对符合标准的文献进行分析。结果 最终纳入22篇文献及14篇胜任力评估框架及模型,提取个人素质、知识、个人能力、药学服务、教研5个一级类目、15个二级类目及61个三级类目。结论 初步构建了临床药师岗位胜任力指标体系,为临床药师开展实践工作提供参考。

WBS-RBS法在地铁施工过程中的风险辨识

结合哈尔滨地铁的建设,采用WBS-RBS法对高风险的地铁施工阶段进行风险辨识,对地铁施工过程中的风险因素进行分解并将其危害量化。结合已有资料以及专家判断对风险因素进行排序,分清主次风险,按风险的危险等级对危险因素进行相对的防御,确保地铁优质优量的完成。

基于内容分析法的城镇雨水系统碳排放核算研究进展

采用内容分析法,从核算对象、核算范围、核算方法及排放因子等方面,对现有城镇雨水系统碳排放核算研究情况进行了系统回顾。结果表明:现有研究基本明确了雨水系统碳排放核算公式,为开展多尺度雨水系统碳排放核算奠定了方法基础;现有研究核算了部分雨水设施部分阶段的碳排放因子,但存在核算范围不一致、方法不统一、排放因子不透明等问题,不同研究结果之间可比性较差,核算结果具有很大不确定性;雨水设施碳排放因子完整性较差,与形成统一规范的雨水系统碳排放核算体系存在一定的差距。为规范雨水系统碳排放核算体系,未来研究应重点关注截留式排水体制下雨水系统核算边界划分、直接碳排放精准测度和水能利用的碳抵消效应,逐步构建适用于雨水系统碳排放核算的综合因子数据库。