• 2009年第24卷第2期文章目次
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    • 细胞-分子生物力学研究进展

      2009, 24(2):79-84. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.84.

      摘要 (2978) HTML (0) PDF 819.74 K (3197) 评论 (0) 收藏

      摘要:细胞-分子生物力学作为生物力学的重要分支,近三十年来在力学-生物学、力学-化学耦合等方面取得了重大进展,已成为生物力学乃至生物医学工程领域最活跃的领域,并对生物学、医学乃至农业产生了重要影响。本文介绍了细胞-分子生物力学研究领域的基本概念、科学问题和研究方法,并讨论了尚待解决的问题。

    • 数字图像相关测量技术及其应用

      2009, 24(2):85-88. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.88.

      摘要 (2341) HTML (0) PDF 479.84 K (3546) 评论 (0) 收藏

      摘要:数字图像相关法是一种可广泛应用于生物材料力学测试的光学非接触方法。介绍了该方法的原理和位移应变测量的基本测量步骤,并给出了三个实验例证。第一个例子讲述了该方法应用于牛心动脉(生物软组织材料)应力应变测试;第二个例子讲述了该方法用于测量牙本质(生物硬组织材料)断裂韧性,最后一个例子是该方法用于在微观尺度上测量牙本质的收缩变形。

    • 利用微悬臂梁传感对瘦肉精进行非标记检测

      2009, 24(2):89-93. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.93.

      摘要 (2421) HTML (0) PDF 647.51 K (2812) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 利用微悬臂梁传感技术对瘦肉精抗原抗体的特异性结合进行检测。 方法 将巯基化的瘦肉精抗体通过自组装修饰到微悬臂梁的金面,在加入不同浓度的瘦肉精标准样品的过程中,通过光杠杆原理监测微悬臂梁的实时弯曲信号。巯基化瘦肉精抗体的活性和微悬臂梁上抗原抗体的结合得到酶联免疫吸附(ELISA)实验的验证。结果 该系统能够检测至少1ng/ml浓度的瘦肉精标准样品,而且具有很强的选择性,在对照实验中加入不含瘦肉精的1μg/ml氯霉素溶液没有响应。另外,瘦肉精抗原抗体的结合导致微悬臂梁产生压应力,而且微悬臂梁表面应力的改变与样品浓度的对数成线性关系。 结论 利用微悬臂梁传感技术对瘦肉精的检测是可行的。

    • 不同入口流量波形对颈动脉分叉壁面切应力的影响

      2009, 24(2):94-97. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.97.

      摘要 (2151) HTML (0) PDF 486.06 K (2980) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究不同颈总动脉生理流量波波形对颈动脉分叉壁面切应力的影响。方法 建立颈动脉分叉TF-AHCB数值模型。用Womersley方法求解Bloch和Holdsworth两种经典的血液流量波形的速度分布,并作为入口条件用CFD软件计算分叉管内流场和壁面切应力分布。结果 两种波形在颈动脉分叉根部外侧壁形成的低切应力区相仿,但具有较低重搏波波谷的Holdsworth波形使局部振荡剪切因子明显增大。Holdsworth波形产生的振荡剪切因子是Bloch波形产生的1.75倍,局部最高值可达0.49。结论 在对动脉分叉管血流动力学数值或实验模拟中,正确设定入口流量波形和速度剖面条件是重要的。

    • T型分叉血管中血液流动对动脉血栓形成的影响

      2009, 24(2):98-106. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.106.

      摘要 (2266) HTML (0) PDF 1.03 M (3146) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 从血流动力学角度研究T型血管分叉处血液流动的改变对血栓形成的影响。主要从血流速度、分支直径、T型分叉角度及血液粘度方面研究血液流动对血栓形成的影响。同时结合相关医学病例,从多学科角度分析并验证医学研究中的有关血栓形成机理的猜测。方法 建立T-型动脉血管的几何模型,采用计算流体动力学方法对血管内流场进行数值分析研究,分析不同条件的流动对血栓形成影响。结果 在分叉血管附近的支血管和主血管中分别形成了两处较大区域的涡流区域,另外,在分叉交接处的下游位置也出现了一处较小的区域,这些区域速度较低,剪应力出现突然增大趋势,符合血栓形成,因此成为“最适成栓位置”。结论 血栓在“最适成栓位置”的形成还与分支血管直径、血管中血流速度、分叉角度以及血液粘度等有密切关系。

    • 四连杆膝关节运动学性能仿真软件的实现

      2009, 24(2):107-111. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.111.

      摘要 (2337) HTML (0) PDF 624.17 K (3412) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 实现四连杆膝关节假肢的运动瞬心轨迹的仿真与稳定性分析系统。方法 建立四连杆膝关节假肢瞬心轨迹与稳定性模型,通过labview软件仿真假肢运动特性。结果 该软件以动画的形式显示四连杆膝关节瞬心轨迹,计算出脚尖离地和脚跟着地的x/y值,即髋关节保持稳定所需力矩,并保存相关数据,与实物实验测得的数据比较,软件准确描述四连杆运动瞬心轨迹和稳定性。结论 测试结果表明:通过设计参数,该系统能够动态仿真四连杆膝关节瞬心轨迹的变化,并结合稳定性参数,为四连杆假肢膝关节设计与评价提供了客观依据。

    • 基于BioMEMS微柱矩阵的细胞牵引力测量

      2009, 24(2):112-117. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.117.

      摘要 (2567) HTML (0) PDF 670.68 K (2920) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文综述了基于生物微机电系统 (BioMEMS) 微柱矩阵的细胞牵引力测量方法。细胞牵引力对于许多生物学过程非常关键,决定着许多细胞功能,包括细胞迁移、细胞外基质构建、信号传导等。细胞通过纳牛顿量级的牵引力使细胞外基质局部变形来探测其机械顺从性。精确测量细胞牵引力大小及分布对细胞生物学、组织工程等生物医学研究具有重要意义。BioMEMS 的进步使高深宽比聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 微柱矩阵被开发出来作为传感器用来探测细胞纳牛力学及在体外研究细胞的机械性质。细胞贴附在微柱矩阵顶端,并且在多个柱顶端间延展迁移,这个过程会造成微柱发生如垂直悬臂梁般的弯曲形变。采用这种致密、垂直、离散微柱矩阵结构替代传统测量的连续介质,通过对微柱形变的显微图像处理,细胞牵引力可以被直接定性定量测量,精度可以达到数十 nN/?m 量级。首先简要总结了传统细胞牵引力测量方法,接下来着重于基于 BioMEMS 微柱矩阵的测量方法,论述了其原理、制作工艺、表面处理及细胞实验等。最后对微柱矩阵结构的坍塌问题进行了讨论。

    • 中耳病变及人工镫骨形体研究

      2009, 24(2):118-122. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.122.

      摘要 (1940) HTML (0) PDF 586.01 K (2774) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究听骨韧带、肌腱硬化和切除以及人工镫骨置换对声音传导的影响。方法 基于CT扫描数据,通过自编C++程序读取CT数据中体单元建立人耳结构几何模型,将几何模型导入PATRAN中赋予材料参数、设置关节接触面以及相应其他边界条件生成数值模型。结果 利用本文人耳数值模型进行正常耳和病变耳的谐响应分析,得到正常耳和病变耳镫骨底板和鼓膜凸的振幅变化规律。并由此构建了套型人工镫骨。结论 正常耳的模拟结果与实验测试结果吻合,证明了本模型准确性,可以模拟人传声功能。本模型模拟病变耳的计算结果可以从力学角度解释病变对声音传导的影响,为病变耳治疗提供参考。本文的套型人工镫骨较我国临床用的环型人工镫骨更吻合人耳的生理功能,其重建听力效果更好。

    • 膨胀试验测定猪眼角膜生物力学参数的研究

      2009, 24(2):123-126. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.126.

      摘要 (2283) HTML (0) PDF 504.81 K (2940) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 通过膨胀试验测定猪眼角膜的非线性应力/应变关系,研究猪眼角膜弹性模量和眼内压之间的关系。方法 选取新鲜猪眼11只,剪下附带4~5mm宽度巩膜环的角膜,采取胶水黏附联合机械固定方式将猪眼角膜固定于自制的施压装置,缓慢逐步增加液压,液压范围:25mmH2O(1.8375mmHg) ~ 1000mmH2O (73.5mmHg),激光位移计记录角膜前表面顶点的前突位移量,根据板壳理论推导公式计算猪眼角膜的生物力学参数,包括应力、应变及弹性模量。结果 猪眼角膜前突位移量同眼内压的关系及应力/应变均呈指数函数关系,弹性模量与眼内压呈线性关系。结论 膨胀法测量猪眼角膜的弹性模量具有较好的重复性和精确性,此方法所测得的弹性模量可用于后期屈光手术模型的建立、人工角膜与角膜接触镜设计及其它方面的研究。

    • 金属正畸托槽粘结强度的研究

      2009, 24(2):127-129. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.129.

      摘要 (1806) HTML (0) PDF 366.94 K (2804) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 体外评价金属网底托槽与牙面间的粘结强度,研究其影响因素。方法 以国内外两种金属网底托槽为研究对象,进行体外粘结强度测试,观察托槽底面结构状态,采用显微硬度测试技术进行硬度测试,采用能谱分析对托槽进行组成元素分析。结果 (1)两种托槽的体外粘结强度值相差较大;(2)样品底面结构有明显差异;(3)两样品硬度值基本接近;(4)两种托槽的组成元素及相对含量基本相同。结论 网底托槽的底面结构对其粘结强度有较大的影响。

    • 腕关节软骨盘的生物力学和组织学实验研究

      2009, 24(2):130-133. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.133.

      摘要 (2422) HTML (0) PDF 602.29 K (2859) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 对人体腕关节软骨盘进行生物力学和组织学实验研究,为该结构的劳损与运动性损伤及其防治提供相关依据。方法 对正常成年人腕关节软骨盘做组织学实验并对腕关节软骨盘试件进行压缩-扭转实验后进行组织学观察。结果 正常腕关节软骨盘属于纤维软骨;腕关节软骨盘各部位的纤维排列有一定差异,具有结构的功能性适应;软骨盘中血管丰富,未见神经分布;持续的压力、扭转力造成软骨盘组织细胞变形、软骨陷窝几乎消失;软骨盘内血管受损。结论 正常人的腕关节软骨盘组织学结构已有功能性适应,并有丰富血管供给营养。但过度的负荷,也会使组织结构发生变化,失去营养供应,出现疲劳性损伤。

    • Wnt/β-catenin信号通路对实验小鼠骨痂塑形和生物力学性能的影响

      2009, 24(2):134-137. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.137.

      摘要 (2037) HTML (0) PDF 551.64 K (3027) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 评价Wnt/β-catenin信号通路对骨折愈合后期骨痂塑形及其力学性能的影响。 方法:选择利用以II型胶原(Col2a1)为启动子表达ICAT (β-Catenin和TCF的抑制剂)转基因的8周龄Col2al-ICAT转基因小鼠和同窝出生野生型小鼠作为实验动物,右下肢胫骨中段截断造成实验性骨折,克氏针固定。于术后第5周进行放射学检查、常规HE染色观察以及四点弯曲生物力学测试。结果 X线片显示,骨折后第5周,WT小鼠已达完全愈合;而Col2al-ICAT转基因小鼠骨折线仍模糊可见,骨折愈合不完全。组织学切片显示,骨折后第5周,WT小鼠骨折处的皮质骨连续性已基本恢复,骨皮质较厚;而Col2al-ICAT转基因小鼠骨折处皮质骨的连续性仍不完整,皮质较薄,周围可见较多编织骨存在。四点弯曲生物力学测试显示,野生型小鼠胫骨最大弯曲载荷明显优于Col2al-ICAT转基因小鼠,差异有统计学意义。结论Wnt/β-catenin信号受抑制可延缓骨痂改建的速度,从而影响骨折后生物力学性能的恢复。

    • 中国人股骨头缺血性坏死股骨近端的形态研究

      2009, 24(2):138-142. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.142.

      摘要 (1922) HTML (0) PDF 613.80 K (2711) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究股骨头缺血性坏死(AVN)股骨近端的形态,为选择、设计假体提供解剖学依据。方法 收集2004年1月至2008年8月因股骨头缺血性坏死行人工全髋关节置换术的病例186例(281髋),拍摄股骨近端标准X线正侧位片,测量各节段数据,拟合内外前后四条曲线来描述髓腔形态,并依据年龄和性别分组分析各节段数据的差别。结果 排除由于皮质不清晰和塌陷严重的原因无法获得的完整资料病例59例外,共获得127例AVN患者的股骨近端数据,拟合了内外前后四条曲线,依据年龄分组在股骨内侧曲线远端上存在统计学差异(P<0.05),依性别分组髓腔各曲线均无统计学差异,平均数据与以往国人正常人数据比较,在小转子及其以上节段存在较大差异。结论 获得了AVN股骨近端在标准X线正侧位片上的大宗数据,拟合了描述髓腔形态的内外前后四条曲线,推断AVN可能是影响股骨近端髓腔形态的独立因素。

    • LISS钢板治疗股骨远端骨折的生物力学研究

      2009, 24(2):143-147. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.147.

      摘要 (2294) HTML (0) PDF 611.05 K (2673) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探讨LISS钢板治疗股骨远端骨折时,如何通过合理分配骨折近端单双皮质固定螺钉,达到有效的固定 方法 本研究取115根新鲜羊右侧股骨,造成股骨远端AO分型33-A3型骨折,并均采用5孔右侧股骨远端LISS钢板予以固定,在骨折近端固定螺钉单双皮质不同分布状态下,分别作拔出、扭转的生物力学对比实验研究 结果 骨折近端螺钉第1、3孔采用双皮质固定在达到钢板、螺钉的固定平衡性及对抗扭转拔出方面明显优于其他各实验组 结论 本研究发现,采用LISS钢板治疗股骨远端33-A3型骨折时,骨折近端螺钉第1、3孔双皮质固定在达到钢板、螺钉的固定平衡性及对抗扭转拔出方面明显优于其他各实验组,能够有效地降低钢板、螺钉与骨质之间的剪切力、扭转力,从而防止螺钉、钢板早期松动脱落。

    • 足踝部有限元分析的临床应用综述

      2009, 24(2):148-151. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.2.151.

      摘要 (2197) HTML (0) PDF 587.50 K (3149) 评论 (0) 收藏

      摘要:有限元分析可以计算结构内部的应力与应变,用于研究足踝部的生物力学有独特的优势,对足踝部疾病的病因、病理及治疗的临床研究具有重要的意义。目前研究主要内容有肌腱与韧带生物力学功能的分析,足部疾病的骨性结构的生物力学分析,内固定稳定性分析,另一方面用于足部支具、足垫的设计与足底压力分析相结合进行足部病因与治疗的研究。

    • 足横弓的维持及生物力学

      2009, 24(2):152-156. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2009.02.156.

      摘要 (2252) HTML (0) PDF 690.79 K (3128) 评论 (0) 收藏

      摘要:足弓包括内外侧纵弓和中前足的横弓。对内外侧纵弓的结构、生物力学及临床意义已有较深入的研究,而对横弓的探讨相对较少。足横弓的组成与生物力学目前认识不尽相同,成为争论的热点。本文主要就足横弓近年来的研究进展作一综述。

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