摘要:为阐明生物力学与口腔医学的关系,本文对当前口腔医学领域内涉及生物力学的有关事件进行了扼要和简短的复习。发现在口腔医学领域内,有关生物力学原理的事件分布在各亚科,真是无所不在。无论在科学研究,新的口腔生物材料和器械的诞生,以及提高临床医疗质量方面,生物力学都促进着口腔医学的发展。此外,生物力学原理还丰富了医学哲学思想,它有助于临床医师在诊治患者过程中辨证思维的培养。笔者认为:细胞水平和分子水平的生物力学研究应当是今后口腔生物力学的发展方向。

摘要:在口腔医学中正畸学、修复学、种植学及口腔颌面外科等领域均存在着大量的生物力学问题,生物力学已成为口腔医学的科学基础之一。口腔生物力学用生物力学的概念和方法研究口腔医学中的有关基础性科学问题、解决口腔医学中的临床实际问题、发展口腔临床技术手段。作者概述了生物力学的在口腔医学领域中的应用现状和研究进展。

摘要:目的对自行开发的动态机械应变细胞加载仪中的弹性底培养皿的硅橡胶膜的应力分布情况进行分析,从而明确膜上各部位细胞所处的应力环境,为进一步探讨应力对细胞生长的影响提供理论依据。方法应用三维有限元软件ANSYS8.0对硅橡胶膜加载后的应力和位移情况进行分析,根据有限元的轴对称原则进行建模,并进行边缘约束和位移加载,从而模拟硅橡胶膜接受球冠顶板的拉伸后所产生的应力变化。结果通过有限元分析得出了硅橡胶膜在牵张应变时的von Mises应力云图、位移云图及应力数值。结论1%、5%和10%应变组中,在膜的边缘区和中央区之间的环形区的应力值要低于前两个区,并且其应力值颜色无突变性。在20%和25%应变组中,中央区和环形区的应力值比较接近,但是从应力值看中央区仍稍高于环形区。

摘要:目的在无托槽矫治器作用下,研究分析上颌尖牙的生物力学,了解无托槽矫治器的作用力系以及作用效果。方法建立包括牙槽骨、牙周膜和牙髓在内的上颌尖牙三维有限元模型及其无托槽矫治模型。根据尖牙向外倾斜的畸形情况,设计多个模拟算例。在此基础上分析无托槽矫治器的力、力偶和力矩等,并分析无托槽矫治器作用下的矫治力和应力分布。同时与传统的有托槽固定矫治器的相关结果作对比分析。结果分别在无托槽和传统的有托槽固定矫治器作用下,上颌尖牙的牙周各组织应力最大值相近,并且应力变化趋势相似。结论通过设计合理的无托槽矫治器,可以控制牙齿的移动,从而达到良好的临床治疗效果。

摘要:目的研究转矩力的作用对于微植体矫治力系内收上前牙的影响。方法利用MIMICS软件和有限元软件ABAQUS,建立微植体矫治力系的有限元模型,并在该模型上计算分析有无转矩及转矩作用区域对中切牙和侧切牙移动趋势的影响。结果不加转矩时,中切牙和侧切牙都表现出舌向倾斜的趋势。在100g·cm转矩力的作用下,随着转矩作用区域的增大,中切牙的唇向移动趋势逐渐减小,侧切牙由舌向移动逐渐转为唇向移动。结论转矩能够有效改变牙齿的移动方式,如果转矩从中切牙之间开始向两侧远中方向逐渐减少,效果会更好。

摘要:目的利用有限元方法,探讨使用隐形矫治方式,一步达到尖牙远中整体移动的最佳施力方法。方法模拟无托槽隐形矫治器载荷对牙裂有限元模型进行应力分析。结果计算受不同力偶作用时尖牙远中面上各点受到的平均主应力及von Mises应力的标准差。结论在对尖牙施加远中矫治力的同时施加反方向的力矩后,尖牙倾斜移动的趋势将减少。当施加的远中力与逆时针力偶的力量比例为100:125～130,即力与力矩的比例(M/F)为7.25～7.5时,尖牙根部远中面受力最为均匀,即接近整体移动。

摘要:目的建立包含螺纹种植体的下颌骨三维有限元模型,分析不同直径种植体对即刻负载种植体骨界面应力、应变的影响。方法采用CT扫描和自主开发的USIS软件建立不同直径螺纹种植体即刻负载的三维有限元模型,用ANSYS软件分析直径为3.3、4.1、4.8mm的种植体,在垂直和颊舌向45o加载150N力时种植体骨界面的von Mises应力、应变值。结果垂直加载时,种植体骨界面的应力集中于颈部,应变集中于底部颊侧;三种直径种植体骨界面颈部的vonMises应力最大值分别为25、17.6、11.6MPa,应变最大值分别为1853、1303、1293με。颊舌向加载时,种植体骨界面的von Mises应力、应变值均明显增大,均主要集中于颈部舌侧;三种直径种植体骨界面颈部的von Mises应力最大值分别为131.1、78.7、68.1MPa,应变最大值分别为9622、5892和5816με。结论随直径的增大,种植体骨界面的应力、应变都呈下降趋势,以直径从3.3mm增大到4.1mm最为显著。认为采用即刻负载技术的螺纹种植体大小至少要4.1mm×10mm以上,而且要尽量避免受到非轴向力。

摘要:目的在植入人体的下颌骨假体孔洞中填充松质骨颗粒,以考察松质骨在人体应力环境下是否能够达到骨细胞生长应力水平,使假体与人体骨能够长合。方法模拟下颌骨体部、跨中线和半侧缺损状态,设计了相应的修复假体并在其上打孔,在孔中填充松质骨颗粒,利用有限元软件(Ansys8.0)模拟分析了松质骨上的应力水平。结果考察了三种缺损假体孔洞中松质骨的应力水平,确定了松质骨骨细胞生长应力水平阈值。结论作用于假体松质骨上的应力可以达到骨细胞的生长水平,并为假体设计提供了力学参考。

摘要:目的设计一种应用于功能性内窥镜鼻窦手术后的引流器,可以在上颌窦术后防止窦口的粘连,通过鼻腔呼吸气流将上颌窦内的积液引出,及将药物输送到窦口鼻道复合体处,方便术后的管理。方法根据重建的三维鼻腔模型进行数值模拟的结果和鼻阻力仪测量的结果得到窦口鼻道复合体处的气流流动情况,以此作为依据,设置合理的边界条件。通过两相流理论和建立的引流器计算模型,对于"引流和给药过程"进行数值模拟和定量分析。在数值模拟过程中,改变引流器的管径以及引流物质的黏性系数,分别计算并比较结果来优化引流器形状。结果计算了几种管径的引流器和同一管径引流器对不同黏性系数液体引流效果并进行了比较,得到一种比较合理的能够完成引流、给药和通气功能的引流器。结论设计的引流器可以完成通气、引流,给药和保持上颌窦口不粘连的功能。

摘要:目的采用超声成像技术与生物力学方法相结合的方法,对肺动脉高压(PH)进行了肺动脉(PA)的超声生物力学研究,试将PH患者肺动脉血管的生物力学性质参数用于临床评估PH。方法选择先天性心脏病室间隔缺损并肺动脉高压患者,同步记录肺动脉压力与肺动脉二维图像,从PA收缩加压与扩张开始点到PA达到压力或扩展最大程度时点,界定为10个测量时点、9个递增步骤,分别测量每个时点的PA内径值及收缩压数值及其递增量,然后使用血管生物力学数学模型分析其肺动脉应力-应变关系。结果随着PA压力的不断上升,PA血管内径的扩展性也逐渐受限,尤其是阻力型PH组的PA内径扩张明显受限制,阻力型PH组的肺动脉物质常数a值和b值的各个参数显著减小(P<0.001),表明肺动脉物质常数a值和b值在鉴别阻力型PH方面具有一定的预测作用。结论肺动脉超声生物力学方法在评估与选择先天性心脏病合并PH患者手术适应证方面具有一定的参考作用。

摘要:目的研究生物玻璃-纳米羟基磷灰石梯度涂层(BG-nHA)的表征以及涂层与钛合金(Ti-6Al-4V)之间的结合能力。方法用低温烧结法在钛合金表面制备生物玻璃-纳米羟基磷灰石梯度涂层,通过SEM、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、红外傅利叶变换分析仪(FITR)等对涂层表征进行检测,材料在Tris-HCL缓冲液中行浸泡试验,依据ISO13779-4:2002标准用抗拉试验测试梯度涂层在浸泡前后与金属基质之间的结合强度,同时测定涂层材料释放的离子和丢失重量。结果电镜结果显示梯度涂层呈多孔状,表面分布均匀的杆状纳米羟基磷灰石晶体,基底部与钛合金形成致密结合,未发现细微的裂纹。抗拉试验显示梯度涂层与钛合金结合强度达到(39.7±4.4)MPa。随着浸泡时间的延长,涂层材料的重量有部分丢失,释放的离子逐渐增加。结论采用低温烧结法可以制备生物玻璃-纳米羟基磷灰石梯度涂层,这种加入生物活性玻璃的梯度涂层可以加强涂层与钛合金的结合能力。

摘要:目的定性观察体外培养的人眼睫状肌细胞流体阻力的稳定性,探讨作为体外实验模型的可行性。方法培养的第4代人眼睫状肌细胞传代在Transwell半透膜上,按培养8、14、20d分为三组共15份,在细胞层上下造成7mm液面差异,观察上层液体渗透至与下层液面持平所需时间。结果除第8天组不够稳定外,另两组有60%Transwell的液体流速的误差在15%以内,80%以上的误差在30%以内。结论该模型对流体的阻力是基本稳定的。

摘要:目的评价腺病毒介导的人BMP-2基因转染的间充质干细胞对长骨骨干节段性骨缺损的修复效果。方法:36只雄性Wistar大鼠随机分为3组,每组12只,采用单侧股骨缺损模型,分别植入下列同系细胞与胶原的复合物:(1)Adv-hBMP-2转染的间充质干细胞;(2)Adv-βgal转染的间充质干细胞;(3)未转染细胞。于术后2、4、6、8周行放射学检查,术后8周的标本行组织学检查及生物力学测试。结果放射学检查显示,Adv-hBMP-2转染组术后2周有明显骨痂形成,术后8周12例骨缺损中有10例愈合,其他2组骨缺损均未愈合,放射学评分低于Adv-hBMP-2转染组,差异有统计学意义。组织学分析表明,Adv-hBMP-2转染组术后8周骨缺损内有丰富的编织骨和板层骨,其他2组无明显骨痂或仅有少量骨形成。生物力学测试显示,Adv-hBMP-2转染组手术侧股骨的弯曲强度是对侧未手术股骨的85%±8%。结论Adv-hBMP-2基因转染的同系大鼠间充质干细胞可修复长骨干节段性骨缺损。

摘要:目的揭示"靶心"型细胞接触面荧光恢复实验中黏附分子扩散-反应动力学机制,发展一种利用荧光恢复实验测量二维反应动力学速率与扩散系数的新方法。方法建立"靶心"型细胞接触面荧光恢复实验的黏附分子扩散-反应偶联数学模型,数值模拟接触面荧光恢复的物理过程,分析荧光恢复的参数依赖特性。结果荧光恢复的起始阶段,在靶环区域内先将经历一个与反应无关的自由配体扩散过程,尔后,细胞接触面内的荧光恢复,将从分子扩散为主导逐步过渡到反应为主导的过程;细胞接触面荧光恢复的时间历程曲线,与二维反应动力学速率与扩散系数密切相关。结论本文提出的"靶心"型细胞接触面荧光恢复实验数学模型不但可以预报荧光恢复的物理过程,而且可以用来发展一种测量二维反应动力学速率与扩散系数的新技术。

摘要:目的数值分析甲壳类动物胃肠神经系统神经元的电位发放。方法利用抑制神经系统的WLC(Winner less Competition)模型计算得到胃研磨和幽门神经系统的节律变化,数值说明龙虾胃研磨内的两侧牙齿和中间牙齿的运动出现切断食物、挤压食物和研磨食物的状态;结果幽门节律出现神经元AB(anterior burster)、PD(pyloric dilatator)和VD(ventricular dilator)之间的同步共振;胃研磨神经系统和幽门神经系统之间显示神经元LPG(lateral posterior gastricneuron)对神经元VD的发放传递等。结论数值结果再现了龙虾胃肠神经系统的实验现象。

摘要:目的研究正常大鼠股骨和维甲酸所致大鼠骨质疏松股骨的压缩粘弹性性质,为临床提供生物粘弹性力学参数。方法选用175～245g,6月龄Wistar大鼠30只,随机分为正常对照组15只,模型组15只。对模型组大鼠每日灌服维甲酸(70mg·kg-1·d-1),实验动物于第12周末处死。取股骨进行压缩应力松弛、蠕变实验。结果得出了正常对照组和模型组股骨应力松弛,蠕变数据和曲线。对应力松弛蠕变实验数据进行归一化处理,得出归一化应力松弛函数、蠕变函数及曲线。结论模型组的7200s应力松弛、蠕变量指标显著低于正常对照组(P<0.05)。

摘要:目的研究肺癌引起的胸膜凹陷征的力学原理。方法从临床CT图片出发,使用数学软件Matlab和有限元分析软件ANSYS建立肺组织的生物力学模型,并分析在胸腔压力作用下凹陷的变形、应力和应变值的变化规律。结果(1)凹陷部分受癌变组织影响,变形较小,最小变形值为0.424mm;远离癌变组织的肺组织,变形较大,最大变形值为60.248mm;(2)吸气时,癌变组织的杨氏模量越大,凹陷程度越大;呼气时则相反;(3)结合临床CT图片,解释了吸气时凹陷比呼气时凹陷深的原因,因为吸气时,肺组织整体向外膨胀,凹陷周围边界的变形方向和凹陷方向相反,导致凹陷加深;呼气时,肺组织整体向内收缩,凹陷周围边界的变形方向和凹陷方向相同,导致凹陷变浅。结论从力学的角度解释了胸膜凹陷的形成机制,并且和临床上的相关现象相符。

摘要:真核细胞骨架由三种基本纤维和上百种纤维结合蛋白组成。除了保持细胞形状、分隔固定细胞内部结构和参与构成某些细胞器外,真核细胞骨架还具有物质运输、信号传递、参与细胞运动、分化、增殖以及调节基因表达等作用。既然细胞骨架功能如此多样,那么它的变化必然会从多方面影响细胞行为。细胞骨架对重力变化相当敏感,微重力刺激对微管/微丝有破坏作用,进而影响了细胞生长、分裂、信号传导、新陈代谢等过程。