摘要:目的采用HHT(Hibert-HuangTransformation)时间序列分析方法处理从人体采集到的脉搏波信号。方法通过经验模态分解(EMD)技术将一非线性、非稳态过程的原始离散数据序列分解为一组内在模态函数(IMFs),然后对每一个IMF进行HT变换,这样得到的信号幅度和瞬时频率都是时间的函数,即获得脉搏波信号幅度和频率的时间分布。再根据已获得的HH谱,进而得到边际谱。这是一种更具适应性的、新型的、基于模态分解的时间序列数据处理方法。结果首先对一系列由标准的周期函数构造而成的时间序列信号进行了EMD处理,验证HHT方法分解的可行性、有效性;然后分别对一例正常人脉搏波信号和一例典型的冠心病人脉搏波信号进行分解处理,对得到结果进行了比较。结论HHT方法在生物医学信号处理领域将会有广阔的应用前景。

摘要:目的选择硅胶管流动腔的前、后负荷,模拟生理脉动流条件下动脉内皮细胞所承受的切应力和周向应力环境。方法利用在体脉动血流切应力和周向应力波形,在求得硅胶管流动腔几何和力学特性的情况下,反向求解硅胶管流动腔内径、压力和流量波形;根据所求得的压力和流量波形,确定出硅胶管流动腔的后负荷(即输入阻抗)条件;利用冯忠刚等提出的三弹性腔九元件集中参数模型模拟该后负荷,并求出各元件参数。结果三弹性腔九元件集中参数模型模拟出的输入阻抗模和幅角与目标输入阻抗模和幅角能较好的吻合。结论该方法为选择合适的硅胶管流动腔前、后负荷,构建能较真实再现动脉脉动血流切应力和周向应力环境的硅胶管流动腔系统提供了一定的理论依据。

摘要:目的从肺腺癌A549细胞对拉伸应力响应时释放出的细胞形变调整行为,解读肿瘤细胞骨架异常与其生物学行为的相关性。方法使用单向等轴应变加载装置对培养的肺腺癌A549细胞施以周期性基底拉伸加载,通过计算机图像处理并与对照组进行比较。结果(1)A549细胞的形态在加载中有明显的变化,铺展面积明显增大,细胞外形变得非常不规则,即,细胞不规则度增加;(2)与对照组比较,加载组细胞细胞核的铺展面积增大,拉伸引起细胞核形态的变化比较小,加载组与对照组细胞核的形态差别不大;(3)周期性拉伸引起了细胞取向的调整,细胞调整到与主应变近似垂直的方向,许多细胞拉长首尾连成一线,线的取向趋于与主应变方向垂直。结论A549细胞的细胞骨架各组份间对应力的响应协同反应下降;肺腺癌A549细胞对应力方向的呼应尚属正常。

摘要:目的研究低密度脂蛋白(LDL)诱导的血管内皮细胞脂质及细胞骨架的改变及其对内皮细胞粘附的影响。方法不同浓度LDL(0mg/L,50mg/L,100mg/L,150mg/L)孵育内皮细胞24h。采用高效液相色谱法检测细胞内胆固醇酯;油红O检测细胞内脂质;FITC标记的鬼笔环肽进行F-actin纤维荧光标记;流室系统检测生理剪切流场下(1.5Pa)内皮细胞的粘附。结果不同浓度LDL(50mg/L,100mg/L,150mg/L)均导致细胞内胆固醇酯含量增加,其结果分别为(80.3±1.5)μg/g,(115.5±2.2)μg/g和(160.6±3.2)μg/g,与对照组(61.3±1.6)μg/g相比P<0.05;油红O染色内皮细胞内脂质含量明显增加。荧光染色发现,对照组内皮细胞的F-actin纤维主要富集在相邻细胞膜的周边,细胞质中未见密集的F-actin纤维;随着LDL浓度的增加,内皮细胞内F-actin纤维形态和分布发生明显的改变,出现应力纤维;在高浓度LDL下,大部分细胞周边的F-actin纤维消失,胞质中出现密集的应力纤维。在生理剪切流场下,高浓度LDL降低内皮细胞的粘附与保留,150mg/L组内皮细胞的粘附与保留仅50%±10%,对照组为93%±5%。结论LDL增加内皮细胞中脂质含量,损伤细胞骨架,降低内皮细胞的顺应性,降低内皮细胞的粘附。

摘要:目的探讨具有生物活性的三磷酸三钙骨水泥(TCP-PMMA)用于人工关节固定的可能性。方法25只大白兔随机分成5组,在左右侧股骨远端均造成一标准骨缺损模型(直径6mm,长12mm),实验侧置入TCP-PMMA骨水泥,TCP占TCP-PMMA总重量的35%;对照侧为单纯骨水泥PMMA。在术后2、4、8、12、16周,分别进行骨-骨水泥界面强度测定。结果TCP-PMMA骨水泥侧,界面抗剪强度在植入后2周略有下降,但植入后4周至16周逐渐增强,特别是12周至16周,强度明显高于2、4、8周(P<0.05);并且12和16周的界面抗剪强度明显高于纯骨水泥对照侧。对照侧,在观察期2至16周内,界面抗剪强度无明显变化(P>0.05)。结论TCP-PMMA骨水泥-骨界面强度高于单纯骨水泥;在416周内,其强度随时间的延长而逐渐增强。

摘要:目的设计一套生物反应器,能构建具有较好形态和机械力学性能的肌腱组织。方法根据肌腱细胞体内的生物和力学环境,建立了细胞和可降解材料复合物的力学模型,设计了一套能够模拟体内力学环境的生物反应器,采用鸡肌腱为种子细胞培养扩增后接种于聚羟基乙酸(PGA)材料上,形成细胞-材料复合物并置于反应器中培养。设静态培养对照组,通过实验取材进行大体观察、组织学和生物力学检测。结果生物反应器能够构建出具有一定组织结构和机械强度的肌腱。检测结果显示恒定交变应力作用下培养的肌腱优于静态培养的肌腱组织。结论细胞和可降解材料复合物的力学模型具有一定的正确性,通过分析也存在某些局限性;应力作用下可以促进肌腱细胞基质的分泌,蠕变特性成为促进胶原定向排列的重要因素。

摘要:目的了解成骨过程胶原分子组装结构的力学特性;方法采用量子化学计算软件模拟骨I型胶原中的赖氨酸残基-羟赖氨酸残基醛缩交联结构的拉伸力-位移关系。结果模拟结果显示:拉伸力-位移曲线为非线性;初始能量优化后,连接结构分子体系两α碳原子间的起始距离(两端无约束)为10.05?,伸长率达到约130%后,有一个较明显的转折,之后曲线斜率明显高于其前半段;断裂时长度为16.05?;断裂时力值达到最大,为5622pN;断裂发生在羟赖氨酸残基α碳原子和β碳原子间的单键;结论该研究结果为I型胶原分子二元交联结构(bivalentcross-link)的拉伸力学特性提供了一种理论预测,有待实验确证。

摘要:目的研究用最大心肌劲度(maxEav)评价高血压病左室重构的生物力学特性的临床意义。方法研究对象为96例高血压病患者和30例健康人。应用超声心动图测定左室收缩期及舒张末期内径、左室重量指数(LVMI)和相对室壁厚度(RWT),左室射血分数(EF)、左室短轴缩短率(FS)。联合袖带肱动脉血压值计算左室收缩末期压力。根据LVMI和RWT将高血压患者分为左室正常构型组、向心性重构组、向心性肥厚组、离心性肥厚组。应用上述各测值计算maxEav。结果(1)以EF、FS表示的心脏收缩功能在正常对照组与高血压各组间、高血压组内各组间无明显差异性(P>0.05)。(2)对照组maxEav与高血压各组有明显差异性(P<0.01);高血压各组间maxEav无明显差异性(P>0.05)。结论应用超声心动图无创测定心功能力学参数maxEav对高血压左室重构心肌生物力学特性的评价具有特殊的诊断价值。

摘要:目的观察镍钛形状记忆合金环抱器固定骨折时,环抱器臂拉开距离对环抱器回复力的影响;了解镍钛形状记忆合金环抱器固定骨折时,环抱器内径与需固定骨直径之比对其抱持力的影响。方法(1)用1-Cr-13钢制成直径5mm,长度为27、28、29、30、31、32和33mm一系列的小钢棒,在小钢棒上磨出一个平面,该平面长度等同于小钢棒长度、宽为3mm,再将应变片贴于平面上,密封,制成一系列不同长度的压力传感器。(2)利用不同长度的压力传感器模拟不同直径的骨,将环抱器臂初始开口处到不同距离的臂中间置入同一压力传感器,在环抱器升温回复过程中紧夹压力传感器,利用YJ-35电阻应变仪采样测得压力传感器发生的应变值,重复上述过程。环抱器臂之间置入不同长度的压力传感器,测得不同压力传感器发生的应变值。(3)利用SAS6.12统计软件分析以上所得数据。结果(1)环抱器臂升温后给予压力传感器的抱持力随着初始开口的增大逐渐减小。(2)当内径为27mm的环抱器初始开口与臂之间置入长度为32mm的压力传感器时,环抱器臂升温回复后给予压力传感器的抱持力最大。结论(1)环抱器的臂拉开至能够安放已复位的骨折处即可,应避免将环抱器臂拉开距离过大。(2)环抱器内径=0.87×骨直径可用作临床选取合适大小镍钛形状记忆合金环抱器的公式。

摘要:目的对4组与股骨匹配的股骨柄假体进行生物力学的评价,寻找与正常股骨上力学分布最为接近的股骨柄假体。方法在Matlab中导入股骨近端X线正位片及4组股骨-股骨柄假体模板的bmp格式的图像文件,分别提取股骨、带假体模板的股骨二维轮廓数据,利用ANSYS软件建立股骨、股骨-股骨柄几何模型及二维非线性有限元模型,负荷加载后对股骨近端的应力分布进行分析、比较。结果假体置入后股骨上的力学分布与正常股骨有较大的差异,但在4组股骨柄假体中,终有一种假体其在股骨上应力大小及分布情况与正常股骨最为接近,而这种假体相对于此股骨来说其生物力学性能为最优。结论通过基于X线片与模板的股骨柄假体生物力学的分析比较,可对股骨柄假体的生物力学性能作出评价,为假体的优化选择提供依据。

摘要:目的通过体外力学分析,研究颈脊柱姿势及椎间盘水化状态对颈脊柱运动单位整体压缩强度的影响。方法选用12具成人健康新鲜尸体颈段脊柱,解剖出C3-4、C5-6共24个运动单位(包括上下两个椎体和椎间盘)。施以压缩负荷,观察两种预负荷?状态(脱水和高度水化状态)和两种姿势(中立位和屈曲位)下颈段脊柱的极限压缩强度。通过解剖来明确颈椎的损伤。结果标本屈曲位时极限压缩强度比中立位时小(27%42%,P<0.001);在中立位外来负荷下,高度水化状态标本的极限压缩强度小于脱水状态的标本(29%,P<0.01)。结论晨起椎间盘高度水化状态下以及颈脊柱屈曲位时,受到外来负荷颈脊柱易损伤。

摘要:目的测试并比较自行设计的膨胀式脊柱内固定系统(expansivespinesystem,ESS)椎弓根螺钉以及CD-Ⅱ和GSS螺钉置入正常人腰椎体标本的最大轴向拔出力及最大旋入力矩,评价ESS螺钉脊柱固定稳定性。方法将30个正常成人腰椎椎体标本随机分为3组,每组10个椎体(20侧椎弓根),分别置入ESS、CD-Ⅱ和GSS椎弓根螺钉,行螺钉拔出试验,测试并记录螺钉的最大旋入力矩和最大轴向拔出力。结果三组螺钉的最大旋入力矩分别为(5.79±1.85)Nm、(5.19±0.75)Nm和(5.56±1.31)Nm,最大轴向拔出力分别为(2219.80±367.60)N、(1630.65±392.58)N和(1963.75±403.68)N。ESS螺钉最大轴向拔出力最大,且与CD-Ⅱ螺钉相比差异有非常显著性意义(P<0.01),与GSS螺钉相比有显著性意义(P<0.05)。结论ESS螺钉具有很强的椎弓根锚固作用。

摘要:目的研究三翼臼髋关节假体植入后在静载荷作用下骨盆结合处周围的变形状态。方法用数字图像相关方法对施加载荷前后的骨盆上感兴趣区域的数字图像进行了计算。结果显示了与三翼臼假体结合处的骨盆外侧面应变分布呈现非均匀的复杂应变状态,且随着载荷的增加最大应变分布区相应扩展。结论数字图像相关方法是一种较有潜力的非接触全场测量方法,有望在生物力学中得到更多应用。

摘要:目的研究正常国人小指屈肌腱模拟损伤吻接术后的力学特性,为临床提供生物力学参数。方法取急性头部外伤致死成年人新鲜尸体的20个整手标本,解剖暴露小指屈肌腱,采用电子万能试验机进行拉伸实验,直至屈肌腱断裂(Ⅰ组),然后分二组,分别用腱与腱末端编织法吻合(Ⅱ组,10例),和腱与展腱膜末端编织法吻合(Ⅲ组,10例),再进行拉伸实验至断裂,记录断裂时的破坏载荷、应力、应变。结果正常组(Ⅰ组)的破坏载荷为237.4N、应力24.5MPa、应变12.6%,Ⅱ组分别为100.6N、2.4MPa、11.5%。Ⅲ组为63N、12.6MPa、14.7%。结论小指肌腱断裂以腱-腱末端编织法吻合能取得最佳的力学效果,适合临床采用。

摘要:爆裂性骨折是最为常见的一种胸腰椎损伤。该损伤常伴有神经功能损害,遗留各种后遗症,给家庭和社会造成很大的负担。生物力学研究能使我们更好地理解胸腰椎爆裂性骨折的损伤机制、骨折稳定性、骨折复位机制及内固定的固定效果等情况。进行该类研究的前提是建立一个合理的爆裂性骨折模型。作者结合有关文献对建立胸腰椎爆裂性骨折模型的相关问题做一综述。

摘要:全髋关节置换术中的软组织平衡对术后髋关节功能有重要影响,而股骨柄假体的颈距是调节这一软组织平衡的主要手段。作者对有关颈距与外展肌力的关系、临床实际中增加颈距的方法以及增加颈距可能带来的益处等方面的最近研究进展进行了综述。

摘要:原发冲击伤是爆炸产生的冲击波直接作用于生物体而引起的。各种生物激波管和其它冲击波发生装置的研制大大促进了冲击波致伤作用的实验研究的开展。通过将多种动物、离体器官以及培养的细胞暴露于冲击波,获得了大量的原发冲击伤实验研究结果。作者在简述冲击波的基本物理学特征的基础上,着重概括了生物激波管研制和原发冲击伤实验研究方法及其主要进展。