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医用生物力学 2010年第06期杂志 文档列表

医用生物力学杂志述评

正畸牙移动细胞生物力学研究进展393-398

摘要：近年来,正畸牙移动细胞生物力学领域的研究蓬勃发展。牙周膜在正畸牙移动中的核心地位被广泛认识和接受。以牙周膜细胞为核心,包括骨髓基质干细胞、成骨细胞、成牙骨质细胞、成肌细胞等的体外研究成为揭示正畸牙移动生物学机制的重要手段。体外研究模型从通过基底形变、重物、液压、离心等方式对二维培养细胞进行应力加载的传统方式,发展到建立各种对细胞进行三维培养和应力加载的新型模型。骨改建循环中以成骨分化和破骨生成诱导为主的相关分子表达成为研究的热点。此外,牙周膜干细胞的细胞力学研究也是极具前景的崭新方向。

医用生物力学杂志口腔生物力学专栏

机械牵张应力刺激成骨细胞的差异蛋白质组学研究406-411

摘要：目的应用蛋白质组学方法分析人成骨样细胞Saos-2在牵张应力作用下蛋白质表达的差异,为更全面地阐明成骨细胞对牵张应力的反应机制提供分子基础。方法将Saos-2分为加力组与对照组,采用Flexcell牵张应力加载系统,用12%大小的应力值进行力学刺激24 h后,应用蛋白质双向凝胶电泳分离蛋白样品,质谱技术鉴定差异表达蛋白点,并用生物信息学分析差异蛋白参与的生物学过程和主要功能。结果对照组和加力组分别得到（1031±41）和（928±25）个蛋白质点,质谱鉴定出肽酰脯氨酰异构酶A样3、线粒体ATP合成酶、抗氧化蛋白1、丝切蛋白1、蛋白磷酸酶1、延伸因子2等17个表达增高的差异蛋白质,涉及应激反应、能量代谢、细胞增殖、细胞骨架重建、信号转导及成骨分化等生物学功能。结论成骨细胞在机械牵张应力作用下蛋白表达发生显著变化,这些差异蛋白参与了成骨细胞力学反应机制的不同过程。

不同重建工况下Forsus前导下颌后髁突应力、位移的分布变化412-416

摘要：目的仿真分析不同工况下推杆式矫治器（Forsus）前导下颌后髁突应力、位移的分布变化,为Forsus临床应用提供参考。方法经Abaqus6.5软件构建Forsus前导下颌三维有限元模型,模拟下颌水平前伸距离分别为3、4、5、6、7 mm,对应下颌垂直打开距离为4、3.5、3、2.5、2 mm的5种重建工况,分析＂下颌骨-颞下颌关节＂的应力、位移变化和旋转趋势,以评估髁突生长改建的重建方式。结果 5种工况下,最大应力分布在下颌骨髁突、乙状切迹区和髁突颈后份区域。随下颌水平前导的位移量增加,髁突乙状切迹区和髁突颈后份区域应力较缓增大,但仍处于相同数量级（30 MPa）;髁突区域应力分布较稳定且没有明显的应力集中。从工况1～5髁突水平方向位移逐渐增大,方向皆向前;髁突垂直向位移平均值也逐渐增大,方向皆向下;下颌骨直接拉伸到指定重建位置时,髁突运动方向也为前下。结论生理性咬合重建的范围,不同程度地前导下颌不会改变髁突软骨附近的应力分布趋势。考虑颞下颌关节生理承受性,严重下颌后缩时可分段前伸以利于髁突生长改建。

前牙区平台转换种植体不同种植深度的生物力学分析417-421

摘要：目的采用三维有限元方法建立平台转换种植系统的模型,分析平台转换种植系统应用于前牙时,不同加载时种植体植入不同深度的应力分布情况。方法利用Solidwork2007设计软件和Ansys Workbench有限元分析软件,分析平台转换种植体分别在植入牙槽嵴水平、牙槽嵴下1 mm（minus1）、牙槽嵴下2 mm（minus2）时的应力分布情况,以常规种植体为对照组。结果平台转换种植体中牙槽嵴顶骨质的应力值随种植体植入深度加深而有效降低,且比常规组小,而常规组随种植体深入种植应力没有发生明显变化。垂直加载下,各个模型中平台转换基台的应力分布基本相似,与种植深度无明显的相关性,而常规基台的应力分布随着种植深度的下移呈逐渐上移的趋势;各个种植深度中两组种植体、松质骨的应力分布情况基本相似,与种植深度无明显的相关性;在平台转换组中,皮质骨的应力分布随种植深度的下移而下移,而常规组中应力始终集中于牙槽嵴顶与基台相接处没有变化,且其应力分布比平台转换组集中。水平加载下各模型的应力分布规律与垂直组相似,不同的是基台、种植体的最大应力值主要集中在他们相应部位的唇侧。皮质骨中,唇侧的应力明显较垂直加载组集中。结论平台转换种植体植于牙槽嵴顶下水平可以改善牙槽嵴顶应力分布情况,比常规种植体有明显的优势,水平方向的分力将增加牙槽嵴顶骨组织受力,应尽量避免。

牵张应力对人牙周膜细胞MMP-13/TIMP-1表达的影响及其信号转导途径研究422-427

摘要：目的研究不同强度机械牵张应力对人牙周膜细胞基质金属蛋白酶-13（MMP-13）及其组织抑制因子-1（TIMP-1）表达的影响,并探讨机械牵张应力作用下人牙周膜细胞MMP-13/TIMP-1表达变化的信号转导途径。方法通过细胞牵张应力加载系统对体外培养的人牙周膜细胞同时施加0%、6%、12%和18%形变率的机械牵张应力,作用24 h后,用RT-PCR方法检测细胞受力后MMP-13/TIMP-1 mRNA表达的变化,用免疫印迹法检测其蛋白表达的变化。另外,通过使用不同信号途径的特异性抑制剂,用RT-PCR方法分别检测不同抑制剂对牵张应力作用下牙周膜细胞MMP-13/TIMP-1 mRNA表达的变化。结果人牙周膜细胞受力后,MMP-13/TIMP-1 mRNA及蛋白表达随牵张应力强度的增大明显增加。PD098059可抑制机械牵张应力作用下牙周膜细胞MMP-13 mRNA表达的增加。放线菌酮可抑制机械牵张应力作用下TIMP-1 mRNA表达的增加。结论不同强度机械牵张应力可以影响人牙周膜细胞MMP-13/TIMP-1的表达,进而影响牙周组织细胞外基质代谢。机械牵张应力作用下MMP-13表达的增加是通过ERK-MAPK途径。机械牵张应力作用下TIMP-1表达的增加是通过新生蛋白途径。

张应力对成骨分化骨髓间充质干细胞ODF mRNA表达的影响428-432

摘要：目的观察大鼠骨髓间充质干细胞骨向诱导分化来源的成骨细胞在张应力刺激下破骨细胞分化因子（osteo-clast differentiation factor,ODF）基因表达的变化,探讨正畸牙移动骨改建过程中成骨细胞调控破骨细胞分化成熟的机制。方法分离培养大鼠股骨骨髓间充质干细胞来源的成骨细胞,采用膜式动态张应力加载体系按张应力大小及作用方式不同分为静态1、3、5 kPa组,动态3、5 kPa组（频率0.017 Hz）及对照不加力组6个实验组和按不同作用时间分为0、3、6、9、12、24和48 h 7个时间段进行体外细胞加力,RT-PCR技术检测不同强度、不同性质、不同作用时间张应力对成骨细胞ODF mRNA表达的影响。结果张应力刺激抑制成骨细胞ODF的表达,静态张应力的抑制效应弱;抑制作用与刺激强度无明显关系;ODF mRNA在动态张应力作用6 h后表达逐渐下降,9 h后显著下降,之后维持在一较低水平,48 h最低,具有时效性。结论机械张应力刺激通过抑制成骨细胞ODF mRNA的表达限制破骨细胞的分化成熟。

Mimics和Geomagic辅助下建立固定义齿的有限元模型433-438

摘要：目的建立固定义齿的三维有限元模型,为后续的牙周组织的生物力学分析提供数字模型。方法利用Mimics医学影像三维重建软件和Geomagic studio逆向工程软件对CT图像进行处理,并运用UG NX进行实体建模及有限元网格划分。结果建立了包含牙槽骨、基牙、牙周膜、固定义齿的三维有限元模型。结论直接运用牙齿原始数据建模,一定程度上可以避免数据丢失,减少模型失真,所得模型具有较好的几何相似性。

医用生物力学杂志论著

基于小波变换的中医推拿法作用力信号能量分析439-443

摘要：目的分析中医推拿法作用力各频率段的能量分布,揭示法的动力学特点。方法测量6位推拿专家及6位初学者的法推拿作用力信号,利用小波变换进行频带划分,计算各频率段的能量并进行统计分析。对垂直作用力和水平作用力构造18个特征量,提出了总体评价系数R。结果专家的法推拿作用力信号在0～0.406 25 Hz的低频段集中了近70%的能量,另有约20%的能量集中在1.625～3.25 Hz频率段。6位推拿专家总体评价系数R均大于0.70,6位初学者的总体评价系数R均小于0.70,两者具有较显著的差异。结论 法作用力各频率段的能量分布体现了法＂柔和＂性及周期性特点。当测试者法推拿技术动作规范且总体评价系数R大于0.70时,可认为已较好地掌握了法推拿技术。

鼻腔气道结构对鼻腔加温加湿功能影响的数值模拟444-448

摘要：目的研究鼻腔气道结构的变化对鼻腔加温加湿功能的影响。方法选取9例正常人和2例鼻中隔偏曲患者（术前术后）作为研究对象,建立鼻腔的三维有限元模型,数值模拟鼻腔气道中的气流分布、气流温度和湿度,并对比正常人与病患、术前与术后的数值模拟结果。结果鼻腔气道宽敞一侧气流体积流率相对较大,加温加湿效果差;狭窄一侧加温效果相对较好。对于正常人,鼻腔对吸入气流加温加湿的部位主要位于前端;对于病患,则要取决于鼻腔的气道结构。结论鼻腔气道结构影响鼻腔对吸入气流的加温加湿效果,鼻腔气道结构的几何参数如鼻腔气道壁面积、鼻腔体积可以用来衡量鼻腔对气流的加温加湿效果。

β-TCP/α-CSH复合植骨材料固化性能与力学强度456-459

摘要：目的检测β-磷酸三钙（β-TCP）/α-半水硫酸钙（α-CSH）复合人工骨的固化性能与力学强度。方法将β-TCP/α-CSH复合人工骨与蒸馏水按1g：0.1 mL、1g：0.2 mL、1g：0.3 mL、1g：0.4 mL、1g：0.5 mL的比例混合,测试其初凝时间、终凝时间、压缩强度,并进行X线衍射和扫描电镜观察。结果复合人工骨的固化时间均随着固化液比例的增加,初凝时间和终凝时间逐渐延长,固液比为1g：0.2 mL时初凝时间为（4.6±1.3）min,终凝时间为（13.1±2.9）min。复合人工骨的平均抗压强度固化1 d时达到7.86 MPa,较近单相β-TCP组升高约1倍,XRD检测固化后没有其他物质产生,只是α-CSH在固化过程中转化为二水硫酸钙（CSD）,扫描电镜可见固化后粗大CSD颗粒形成短柱状结构覆盖在多孔状β-TCP表面。结论通过调整β-TCP/α-CSH的固液比可以调整其固化时间和压缩强度。

基于单幅X线图像和CT数据的2D/3D配准系统460-464

摘要：目的建立基于统一计算架构（CUDA）下以单幅X线图像及CT扫描数据为数据源的2D/3D配准系统,并应用于膝关节在体运动及植入假体稳定性研究。方法首先应用张正友标定法对采集X线图像设备进行标定;其次基于CUDA构架利用光线跟踪算法生成数字影像重建图像,以相关性函数为相似性测度计算2D/3D配准参数;最后以三维激光扫描仪所获得的点云数据进行3D/3D配准,以验证2D/3D配准结果。结果以标本整体位置变换进行配准实验,6自由度平均误差中,位移小于1mm,旋转小于1°。结论此2D/3D配准系统达到了运动检测精度的要求,可以作为研究膝关节运动情况和假体在体稳定性研究的计算平台。

股骨头内松质骨空间分布和力学性能变化有限元分析465-470

摘要：目的应用有限元方法研究不同加载强度和偏轴角对股骨头内松质骨空间分布和力学性能变化的影响。方法基于断层磨削后扫描、计算机三维重建的方法建立得到股骨近端骨结构三维模型,按照与主压力小梁方向成0°、15°、45°分别选取相同大小的松质骨试件。计算试件的三维空间结构参数,应用有限元分析方法模拟单轴压缩试验,观察松质骨试件应力、应变分布,探讨不同加载强度和离轴角度对松质骨生物力学性质的影响。结果基于建立的人股骨头内松质骨三维有限元模型,模拟了松质骨试件单轴压缩试验,发现不同加载强度和偏轴角度在松质骨试件中≥5 000με（微应变）的松质骨比例存在统计学差异（P〈0.05）。结论股骨头内松质骨小梁空间分布与力学适应性密切相关。结构与功能的不相适应降低了股骨头内部松质骨的生物力学性能,反复不良刺激引起的骨重塑、改建可能在股骨头坏死中起着重要的作用。

人工全髋关节置换术对天然股骨生物力学行为的影响471-474

摘要：目的研究人工全髋关节置换术后股骨的变形及应力改变,同时研究关节置换术对股骨振型及固有频率的影响。方法选取1名正常男性青年进行股骨段CT扫描,构建正常股骨和术后股骨的有限元模型,对其进行步态情况下的生物力学行为分析、模态分析。结果 （1）关节置换术后假体柄部有明显的应力集中,并产生了应力遮挡;（2）术后股骨的峰值应力增大到原来的4.36倍;（3）约束模态的固有频率明显高于自由模态;（4）振型阶次越高,术后股骨与正常股骨固有频率的差距越大;（5）股骨的振型主要为弯曲和扭转,且置换前后振型变化不大。结论假体的植入改变了股骨原有的力学结构特性。在假体设计方面,必须考虑到股骨的振动特性,避免共振带来的假体松动。

空心螺钉与重建钢板固定耻骨联合分离的生物力学稳定性比较475-478

摘要：目的对空心螺钉与重建钢板固定耻骨联合分离的生物力学性能进行测试,为临床应用提供理论依据。方法取温州医学院防腐正常成人骨盆标本15具,随机分成3组。自第5腰椎水平及双大腿中上2/3处将尸体横断。耻骨联合处切开,并将单侧骶棘韧带、骶结节韧带、骶髂前韧带切断,模拟Tile B1型骨盆骨折,依次分别采用5孔重建钢板和6.5 mm空心螺钉内固定治疗耻骨联合分离。将标本固定于生物力学试验机,在腰5椎体上方对其进行垂直轴向压缩生物力学测试,最大负荷达400 N,比较耻骨联合分离的位移程度。结果 3.5 mm 5孔重建钢板和空心螺钉固定,均可显著减少耻骨联合的分离,恢复骨盆环的力学稳定性。其中3.5 mm 5孔重建钢板加4枚皮质骨螺钉于耻骨联合上方固定组,耻骨联合位移为（0.944±0.983）mm,空心螺钉髓内固定组耻骨联合分离为（-0.03±0.378）mm,两者之间存在统计学显著性差异（P〈0.05）。结论空心螺钉在生物力学稳定性上优于5孔3.5 mm重建钢板。空心螺钉具有良好的生物力学性能,固定可靠,符合生物学固定的原则。

医用生物力学杂志综述

肿瘤细胞靶器官特异性捕获和黏附行为的研究进展479-484

摘要：肿瘤转移是恶性肿瘤的主要生物学特征,是引起癌症患者死亡的重要原因。肿瘤转移的发生是一个复杂的动态过程,涉及到血管、淋巴道和转移器官微环境等诸多因素调控。在其血管途径的转移过程中,微血管内肿瘤细胞的靶器官特异性捕获和黏附是肿瘤在特定器官内转移形成的关键性步骤。为更好地了解和认识肿瘤细胞捕获和黏附行为及肿瘤转移形成的机制,本文就微血管内肿瘤细胞捕获和黏附研究中的理论假说、研究方法及其生物力学、内皮细胞和趋化因子等调控因素的研究进展进行了简要的综述,并归纳了该领域内若干可供探索的途径和新方向。

双膦酸盐药物长期应用对显微损伤和骨力学性能的影响485-488

摘要：双膦酸盐类药物作为治疗骨质疏松的一线药物,可以通过降低骨转换来增加骨密度,防止骨折的发生,在临床已经有较长期应用。最近研究表明,双膦酸盐类药物在抑制骨重建的同时,会影响显微损伤的修复,导致显微损伤的积聚和骨质量的下降,进而降低骨的韧性,削弱骨的力学性能。已有临床报告指出,骨质疏松病人使用双膦酸盐后有可能发生非创伤性骨折。本文综述了双膦酸盐类药物对骨显微损伤和骨力学性能的影响。

《医用生物力学》2010年第25卷总目次489-490

《医用生物力学》致审稿专家感谢信F0002-F0002

摘要：尊敬的各位《医用生物力学》审稿专家： 您好!在2011年新年即将到来之际，《医用生物力学》编辑部全体工作人员感谢一年来各位专家在繁重的职务工作之外，以一丝不苟的严谨态度对本刊稿件进行了认真审读，给出了详细的审稿意见，为保证《医用生物力学》学术水平和质量付出了辛勤劳动，您的工作使作者和编者都受益匪浅。在您的支持和帮助下，稿件的处理周期和出版时效都得到进一步改观，发表周期大大缩短。