城镇护栏造成的心脏穿透伤仿真研究

目的:用有限元的方法模拟临床上车祸造成的心肺穿透伤的真实情况,使用医工结合的手段为相关的医疗救治提供理论支持。方法:采用Hypermesh软件建立以中国50百分位人体尺寸为依据的胸部有限元模型,将城市道路护栏简化为薄壁长杆,使用LS-DYNA进行基于人体胸部有限元模型的薄壁长杆穿透心肺的仿真求解。通过类比的方法和理论分析得出城市道路护栏穿透心肺时产生与弹体穿透岩体类似的侵彻效应。结果:通过仿真和“侵彻”分析得出端部形状不同的薄壁长杆穿透心肺产生的“尖端效应”和“空腔效应”,以及心肺损伤程度与长杆的动能、端口形状、穿透角度和稳定性有关。结论:尖端或速度快的薄壁长杆对心肺的穿透侵彻作用强,平端或低速的薄壁长杆对心肺的挤压作用更强。

运动贴扎联合体外冲击波治疗足底筋膜炎的疼痛、功能活动及足底压力评估

目的:结合足底压力评估,探究运动贴扎联合体外冲击波治疗足底筋膜炎的临床疗效。方法:本研究纳入67例来院就诊的单侧足底筋膜炎患者,随机分为对照组和试验组,两组患者均予以健康宣教及体外冲击波治疗(ESWT),试验组在此基础上联合运动贴扎(KT)治疗。采用疼痛视觉模拟评分、AOFAS踝与后足功能评分量表,评估患者疼痛程度及功能活动;采用鞋垫式足底压力测量系统测量患者足底各区压力峰力值。比较治疗前、治疗第3周、治疗第5周的临床疗效及患侧足底压力变化。结果:治疗前两组患者各项指标差异均无显著性意义(P>0.05)。与治疗前相比,治疗第3周、治疗第5周,两组患者的疼痛程度及功能活动的量表评分、足底压力均出现明显改善,差异有显著性意义(P<0.05)。治疗第3周,两组患者的疼痛程度及功能活动的量表评分的组间差异不显著(P>0.05),而足底压力分析存在显著性差异(P<0.05),运动贴扎联合治疗组足跟内侧的峰力值体重比显著大于对照组。治疗第5周,两组患者的疼痛程度及功能活动的量表评分、足底压力的组间差异均存在显著性意义(P<0.05),运动贴扎联合治疗组在疼痛改善情况、功能活动情况显著优于对照组,中足、后足负重也显著高于对照组。结论:相比单纯的体外冲击波治疗,辅以运动贴扎进行联合治疗能够更好地缓解疼痛、改善后足功能、纠正异常的足底负重、改善患者步态。

不同足姿受试者运动贴扎后步行及慢跑时的足底压力变化

背景:运动贴扎技术常用于各种运动损伤的处理,足踝部运动贴扎方式复杂多样,其中足底筋膜贴扎法所适用的人群更广泛,可用于不同足姿类型,但尚缺乏实际验证,所发挥的具体生物力学作用也不明晰。目的:观察不同足姿受试者使用足底筋膜贴扎法后,在步行和慢跑时足底压力特征的变化。方法:于滨州医学院烟台校区招募37名年轻健康受试者进行试验,按照足姿指数6项进行评分,分为旋后位组、中立位组、旋前位组。分别于运动贴扎前后,采集并计算静态足部形态学指标(包括舟骨下降高度、弓高指数、足纵弓的弓高适应性、足横弓的弓高适应性)与步行和慢跑时足部各分区的压力时间积分,分析足底筋膜贴扎法具体的生物力学作用机制。结果与结论:①一般资料:3组受试者的性别、身高、身体质量指数等一般资料无统计学差异(P>0.05);贴扎前,不同足姿组间足部形态学各指标及前足外侧、中足、后足区域差异均有显著性意义(P<0.01)。②静态足部形态学指标:贴扎后,舟骨下降高度、足纵弓弓高适应性、足横弓的弓高适应性3项指标的组间差异无显著性意义(P>0.05),而弓高指数的组间差异仍有显著性意义(P<0.05);旋后位组弓高指数略增大,但贴扎前后差异不显著(P>0.05);旋前位组舟骨下降高度与足纵弓弓高适应性显著减小、弓高指数增加,贴扎前后差异有显著性意义(P<0.05)。③步行时的足底压力指标:贴扎后,前足外侧、中足内侧区域的3组组间差异无显著性意义(P>0.05)。旋前位组贴扎后前足外侧负重增加(P<0.05),旋后位组贴扎后前足外侧、中足区域负重显著增大(P<0.05),而后足区域贴扎前后差异不显著(P>0.05)。④慢跑时的足底压力指标:贴扎后,前足外侧区域的组间差异无显著性意义(P>0.05);旋前位组贴扎后,前足内侧区域负重显著增大(P<0.05);旋后位组贴扎后,前足外侧、中足及后足区域负重均显著增大(P<0.05)。⑤结果表明:足底筋膜贴扎法适用于不同足姿受试者,不仅能矫正足部静态结构,还能在步行及慢跑的动态活动过程中,调节异常的足底压力分布,使得旋后足姿与旋前足姿的中足、前足、后足负重趋于正常足姿的负重水平。

前交叉韧带重建后静态站立及步行时的平衡和步态特征

背景:前交叉韧带断裂是常见运动损伤之一,一般采用前交叉韧带重建治疗,术后常出现平衡及步行能力下降,目前缺少相关的全面对比研究。目的:探究前交叉韧带重建后患者静态站立和步行时的平衡及步态特征,并与健康人做全面对比分析,为康复方案的制定提供科学指导。方法:选择前交叉韧带重建后6-8周患者和健康人(健康对照组)各23例,利用足底压力平板采集静态站立时足底压力中心95%置信椭圆面积、路径长度、平均移动速度及长短轴长度,同时采集步行时的足底压力中心位移、步态线长度、最大移动速度、步态时相占比以及三足区的最大压力。结果与结论:(1)静态站立平衡:前交叉韧带重建组的足底压力中心95%椭圆面积、路径长度、平均移动速度、长短轴长度较健康对照组明显增加(P<0.05),同时站立时前交叉韧带重建组前足负重大于健康对照组(P<0.05);(2)步行平衡特征:前交叉韧带重建组与健康对照组比较,足底压力中心内外侧位移显著变大(P<0.05),前后方向位移和最大移动速度无明显差异;前交叉韧带重建组患侧与健侧、患侧与健康对照组、健侧与健康对照组相比,前者的步态线和单支撑线长度均小于后者(P<0.05);(3)步态周期特征:前交叉韧带重建组的步宽及双支撑期均大于健康对照组(P<0.05),跨步长小于健康对照组(P<0.05);前交叉韧带重建组患侧与健侧比较,站立相、单腿支撑期、摆动前期及足跟到前足时间均减少(P<0.05),而承重反应期和摆动期增加(P<0.05);患侧与健康对照组相比,足偏角、承重反应期和摆动前期增加,单腿支撑期降低(P<0.05);健侧与健康对照组相比,站立相、承重反应期、摆动前期及足跟到前足时间均明显增加,摆动期减少(P<0.05);(4)三足区最大压力:患侧与健侧比较,前足、足弓和足跟的最大压力均显著降低(P<0.05);患侧与健康对照组比较,三足最大压力也明显减少(P<0.05);健侧与健康对照组比较,前足最大压力降低明显(P<0.05),而足弓与足跟无显著差异;(5)结果表明,前交叉韧带重建后6-8周患者的静态及动态平衡能力均明显低于健康人,且健侧的平衡功能也显著下降;在步行中患者出现跨步长缩短、步宽增加,患侧支撑期减少、摆动期增加等步态问题;提示术后康复时要注重患者双侧的平衡及步态训练。

核心稳定性训练干预前交叉韧带重建术后动态平衡及表面肌电的效果

目的观察核心稳定性训练对前交叉韧带重建术后动态平衡和表面肌电的效果,分析动态平衡指标与表面肌电的相关性。方法2022年3月至12月,滨州医学院烟台附属医院前交叉韧带重建术患者32例随机分为对照组(n=16)和试验组(n=16)。对照组给予常规康复训练,试验组在此基础上增加核心稳定性训练,共6周。于治疗前后分别进行美国特种外科医院膝关节评分(HSS)和国际膝关节评分委员会膝关节主观评价表(IKDC)、动态平衡功能和表面肌电评定,并对表面肌电均方根值(RMS)与动态平衡指标进行相关性分析。结果干预后,两组HSS和IKDC评分均显著增加(|Z|>3.526,|t|>63.544,P<0.001),试验组优于对照组(Z=-2.392,t=2.650,P<0.05);两组步态线长度、单支撑线长度均增加,内外侧位移减小(|t|>2.368,Z=-3.516,P<0.05),试验组优于对照组(|t|>2.497,Z=-3.091,P<0.05);试验组臀大肌和臀中肌RMS明显增加(t=-5.900,Z=-2.741,P<0.01),试验组明显优于对照组(t=3.930,Z=-3.260,P<0.01)。干预后所有患者臀大肌、臀中肌RMS与步态线长度、单支撑线长度呈正相关,与内外侧位移呈负相关(|r|>0.502,P<0.01)。结论核心稳定性训练可显著改善膝关节功能和动态平衡,增强臀大肌和臀中肌的激活程度,且动态平衡与表面肌电具有高度相关性。

矫形器在内侧间室膝关节骨性关节炎中的应用

膝关节骨性关节炎(knee osteoarthritis,KOA)是一种常见的退行性老年疾病[1],主要是关节软骨退变和继发性骨质增生[2-3],90%以上发生在内侧间室,表现为膝内翻。近年来随着人口老龄化的加剧[4],导致老年疾病的发生率加速增长,60岁以上人群中约35%~50%患有膝骨关节炎[5],因此人们对KOA的治疗越来越重视。目前针对KOA的治疗主要是减轻疼痛,提高关节活动度和功能[6],包括物理治疗、传统药物治疗和手术治疗。物理因子治疗可以减轻疼痛但无法纠正异常的下肢力线,效果有限。传统药物治疗包括口服或外用非甾体类消炎药,镇痛效果小且副作用大[7-8]。手术治疗以膝关节置换为主,是目前治疗重度KOA的最有效手术之一,但调查研究表明术后患者满意度仅有81%~89%[9-10]。矫形器作为一种保守治疗方式,花费低无创伤并能有效减轻疼痛,纠正异常力线,目前被广泛应用于临床中。本文从生物力学角度出发,综述了与KOA相关的生物力学评估指标及现有3种矫形器(外侧楔形矫形鞋垫、膝关节外翻矫形器、力学矫形鞋)对KOA的生物力学影响和临床疗效,旨在为以后的研究方向和临床治疗提供指导意义。

薄壁长杆撞击驾驶员胸腔时肺部生物力学响应

为了深入分析薄壁长杆撞击驾驶员胸腔时肺部的损伤机理及相关的生物力学响应数据,通过中国第五十百分位男性尺寸的CT建立了具有较高仿真度的胸腔模型。模型包括胸骨、肋骨、肋软骨、脊椎以及肺部器官。碰撞仿真将参考Kroell等胸部与腹部的钝性摆锤撞击试验,从3个方向分别使用薄壁长杆依次以低、中、高的速度进行撞击仿真,一共九组实验。分析了肺部损伤机制。结果表明正面碰撞下肺部内侧面受到压力最大,侧面碰撞下肺部肋面受到压力最大。同时分析了不同方向不同速度下的肺部损伤机理和力学响应特性,得到了肺部动力学响应和损伤风险较高位置的压力分布特点,并推测压力峰值趋于一个极值,为以后救治伤员和完善汽车安全性能提供了基础。

人内耳半规管嵴顶时间常数的定量分析

目的通过数值仿真和实验定量探究人内耳前庭半规管中的嵴顶时间常数,明确半规管编码角运动的时间过程。方法建立人双耳半规管数值模型,通过流固耦合数值模拟嵴顶的生物力学响应,进而计算嵴顶的力学松弛时间常数。同时,对志愿者进行前庭眼反射实验,根据志愿者的眼震慢相角速度计算嵴顶的时间常数。结果通过人内耳半规管数值模型计算得出的嵴顶力学松弛时间常数为3.75 s。通过实验测量得出平均嵴顶时间常数约为4.86 s。数值模型和实验中的结果近似保持一致。结论人内耳前庭半规管中的嵴顶时间常数大约为4.86 s,反映了嵴顶力学松弛和半规管传入神经适应性的联合作用效果,体现了半规管编码角运动的时间过程。

青少年特发性脊柱侧凸患者静态站立及步行时生物力学变化的Meta分析

目的将青少年特发性脊柱侧凸(AIS)患者与健康人进行比较,明确AIS患者在静态站立及步行时存在的生物力学特征的偏差。方法检索PubMed、Web of Science、EMBASE、Cochrane Library、中国知网、中国生物医学文献数据库、万方、维普数据库,检索时间均为自建库至2021年8月,纳入文献为AIS生物力学特征相关横断面研究,2名研究员独立提取数据并进行文献质量评价,采用RevMan 5.4软件进行分析。结果共纳入23项研究,1092例研究对象。所纳入文献具有中等到高等的方法学质量。静态站立时,AIS患者足底压力中心的椭圆面积(ES=0.69,95%CI 0.35~1.02,P<0.001)、前后向转移速度(ES=0.59,95%CI 0.29~0.89,P<0.001)、内外向转移速度(ES=0.47,95%CI 0.12~0.83,P<0.05)均大于正常对照组,而骨盆冠状面倾斜情况(ES=0.10,95%CI-0.16~0.36,P>0.05)与正常对照组相比无显著性差异。步行中,AIS患者膝关节矢状面活动度(ES=-0.59,95%CI-1.00~-0.17,P=0.005)、踝关节矢状面活动度(ES=-0.55,95%CI-0.96~-0.14,P=0.008)均小于正常对照组,臀中肌(ES=1.21,95%CI 0.23~2.18,P=0.02)、腰方肌(ES=1.13,95%CI 0.68~1.57,P<0.001)、竖脊肌(ES=1.20,95%CI 0.75~1.65,P<0.001)肌电活动持续时间长于正常对照组,而步速(ES=-0.12,95%CI-0.45~0.21,P=0.49)与对照组相比无显著性差异。亚组分析结果表明,AIS患者脊柱凹侧步长(ES=-0.37,95%CI-0.72~-0.02,P=0.04)小于正常对照组,而患者总体步长特征(ES=-0.22,95%CI-0.76~0.31,P=0.42)与正常对照组相比无显著性差异。结论与健康人相比,AIS患者在时空特征、运动力学特征与肌电信号特征三个方面均有特征性的生物力学变化。

楔形鞋垫治疗膝骨关节炎短期疗效的meta分析

近年来,随着人口老龄化的加剧,老年疾病的发生率增长加速,其中60岁以上人群约35%-50%患有膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)。KOA是关节软骨的退变和继发性骨质增生,主要发生在内侧间室,外观常表现为膝内翻,临床表现为疼痛、晨僵、活动障碍和关节变形等,与性别、年龄、肥胖和遗传等因素有关。

3D打印导电生物支架的研究进展与挑战

组织工程为修复或替换人体病变或损伤组织等再生医学提供一种崭新的解决途径。在组织工程中,生物支架作为关键要素(载体)之一,需要尽可能的模拟细胞生存的细胞外基质环境,既要具备生物相容性、生物可降解性和机械性能等,又要具备导电性来传导生物电性。加之,3D打印技术在复杂仿生结构制造方面具有不可替代的优势,已成为生物支架制造最流行的技术之一。因此,3D打印导电生物支架成为目前生物支架研究的热点之一。鉴于此,有必要对目前3D打印导电生物支架的相关内容进行整理和分析。主要简述导电生物支架的研究现状,介绍导电材料及导电化方法、导电生物支架的3D打印方法,并介绍其在神经细胞、骨细胞和心肌细胞中的典型应用,最后总结导电生物支架未来的发展方向。

龙口市初中生青少年特发性脊柱侧凸调查

[目的]调查龙口市初中生青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis,AIS)相关脊柱侧凸异常的发生与因素。[方法]采用随机整群抽样的方法,筛查龙口市6所学校3248名初中生胸段、胸腰段、腰段脊柱侧凸情况,采用单因素与二元多因素逻辑回归分析脊柱异常的相关因素。[结果]龙口市初中生脊柱侧凸异常为10.07%,女生(12.38%)的比例高于男生(7.69%),胸腰段AIS比例最高(5.45%)。单因素比较分析结果显示,异常组女性占比显著高于正常组(P<0.001),异常组城市学校占比显著高于正常组(P<0.001),异常组近视比率显著高于正常组(P<0.05),异常组母亲孕期患病比率显著高于正常组(P<0.05),异常组BMI显著低于正常组(P<0.05)。二元多因素逻辑回归分析结果表明:女性(0R=1.573,P<0.001)是脊柱异常的危险因素,学校在农村(OR=0.592,P<0.001)、非仰卧位(OR=0.512,P=0.038)、非右侧卧位(0R=0.499,P=0.038)和高BMI(0R=0.560,P=0.002)是脊柱异常的保护因素。[结论]对初中生AIS预防应更加关注女生、城市学校、仰卧位睡姿、右侧卧位睡姿和低BMI的学生。