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煤矿瓦斯爆炸所致脑损伤动物模型的建立及损伤机制的研究
1
作者 田林强 孟伟正 +8 位作者 刘捷 孙振洲 王曌东 雷婷婷 李荣豹 冯光宇 陈建安 任文杰 无 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期452-452,共1页
目的煤矿瓦斯爆炸多发生在相对密闭环境,会产生一系列具有独特力学特性的冲击波伤害机体。爆炸后产生的各种毒气,特别是一氧化碳(CO)也会对组织造成伤害。以往虽有战争爆炸冲击波致脑损伤的研究,但未见有由物理和化学两种因素造成的复... 目的煤矿瓦斯爆炸多发生在相对密闭环境,会产生一系列具有独特力学特性的冲击波伤害机体。爆炸后产生的各种毒气,特别是一氧化碳(CO)也会对组织造成伤害。以往虽有战争爆炸冲击波致脑损伤的研究,但未见有由物理和化学两种因素造成的复合型脑损伤的报道。本研究拟通过模拟煤矿巷道瓦斯爆炸的真实情景,构建一个可重复的复合性脑损伤动物模型,研究其损伤机制,为今后探索有效干预手段,促进伤后神经功能恢复,预防或延缓神经退行性疾病的发生提供帮助。方法成年C57BL/6小鼠分为无损伤对照组,单纯瓦斯爆炸组及瓦斯爆炸加CO染毒复合伤组。小鼠置于可模拟煤矿巷道瓦斯爆炸的激波管生物杀伤系统,通过引爆含甲烷的混合空气,产生冲击波导致脑损伤;复合伤组再经腹腔注射给予CO染毒。所有动物在实验的不同时间点实施脑血流,行为学,组织学和分子生物学检测。结果两组遭受爆炸伤小鼠的脑血流量明显降低,多种组织学和行为学检测均显示神经系统受损,分子生物学检测提示脑组织产生了明显的炎症反应,复合伤组为甚(P<0.05)。结论本研究建立的模拟煤矿瓦斯爆炸致脑损伤小鼠模型,为后续研究致伤机制和有效干预措施提供了可靠的动物实验基础。 展开更多
关键词 复合伤 脑损伤 脑血流量 爆炸伤 神经退行性疾病 分子生物学检测 C57BL/6小鼠 瓦斯爆炸
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基于纵向牵引理念的脊柱侧凸三维矫形器研制及临床应用的初步结果
2
作者 孟伟正 刘捷 +6 位作者 田林强 任文杰 陈建安 何源 冯光宇 赵心慧 蒋奕 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期143-143,共1页
目的根据早发性脊柱侧凸(EOS)及青少年脊柱侧凸(AS)伴有旋转的特点,研发一种新型三维矫形器,以期为临床治疗提供更有效的干预手段。方法4例EOS或AS患者参与此项研究。在其脊柱畸形两端利用人体表面自然结构为支具着力点,中间连接以脊柱... 目的根据早发性脊柱侧凸(EOS)及青少年脊柱侧凸(AS)伴有旋转的特点,研发一种新型三维矫形器,以期为临床治疗提供更有效的干预手段。方法4例EOS或AS患者参与此项研究。在其脊柱畸形两端利用人体表面自然结构为支具着力点,中间连接以脊柱为同心圆排列的牵伸器,通过施以可控、缓慢、持续的纵向牵伸力做畸形矫正。矫正速度为第1周每日牵伸3~4 mm,分6~8次完成;之后每天1~2 mm,分6次完成;畸形矫正满意后维持2周,再佩戴普通支具6~12月。以矫正过程中的cobb角变化、舒适度、矫形器调整灵活度等作为评估指标。结果成功制备出可施加纵向牵引力的脊柱侧凸三维矫形器。该器组装及佩戴方便,与身体适配性好,全程无创,可控性满意,矫正速度快(4周矫正率达85%以上)。4例患者治疗后的cobb角均较前明显缩小,无明显佩戴不适主诉。腰弯及胸腰弯的治疗效果最佳,胸弯为主的畸形牵伸时间强度大于腰弯。结论新矫形器作用符合脊柱侧凸畸形三维矫正生物力学原理及组织再生的张力-应力法则,治疗效果满意。将进一步改善材料及舒适度,并结合有限元研究,通过计算机辅助精准设计调控,使其成为理想的EOS及AS临床治疗方法。 展开更多
关键词 生物力学原理 畸形矫正 脊柱畸形 患者参与 脊柱侧凸 矫形器 组织再生 精准设计
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脊柱侧凸支具不同的矫形力学机制对单腰弯的矫形效果和患者舒适度影响的有限元研究 被引量：1
3
作者 赵心慧 何源 +7 位作者 冯光宇 陈方瑶 范云龙 郎周雨喆 童鑫 孟伟正 刘捷 陈建安 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期38-38,共1页
目的现有脊柱侧凸支具治疗研究模型简单,无法研究矫形力对皮肤、内脏的影响,且尚未明确支具不同的矫形力学机制对矫形结果的影响,无法针对矫形目标选取合适的支具。本研究旨在使用内脏结构完整的人体模型,研究支具不同的矫形力学机制对... 目的现有脊柱侧凸支具治疗研究模型简单,无法研究矫形力对皮肤、内脏的影响,且尚未明确支具不同的矫形力学机制对矫形结果的影响,无法针对矫形目标选取合适的支具。本研究旨在使用内脏结构完整的人体模型,研究支具不同的矫形力学机制对矫形效果和舒适度的影响,从而优化脊柱侧凸支具治疗。方法以丰田公司研发的THUMS人体模型为基础,使用一位女性单腰弯患者的CT数据,对脊柱进行三维调整,从而获得单腰弯模型。基于常见治疗腰弯的全日型支具的矫形力学机制,即(1)三点力;(2)三点力和抗旋转;(3)三点力和拉伸,分别建立3种支具模型,并利用LS-DYNA模拟在患者身上安装支具进行矫形。利用有限元分析计算冠状面、矢状面椎体偏移,水平面椎体旋转,皮肤、内脏和腹壁膜压力,从而评价矫形效果和舒适度。结果仅三点力无法矫正矢状面、水平面畸形。加入抗旋转力或拉伸力后可实现三维矫形,但拉伸力对于水平面的矫正效果劣于抗旋转力,且腋下皮肤受压明显,而抗旋转力的加入使内脏及腹壁膜的压力明显升高。结论本研究使用的仿真模型可用于分析支具矫形力对于皮肤、内脏的影响,仿真结果表明不同矫形力学机制对于矫形效果和舒适度有不同影响,有助于针对患者情况进行个性化支具治疗。 展开更多
关键词 矫形力 脊柱侧凸 支具 冠状面 椎体旋转 拉伸力 丰田公司 矫正效果
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脊髓体内应力的存在性研究
4
作者 陈方瑶 何源 +6 位作者 冯光宇 范云龙 郎周雨喆 童鑫 刘捷 田林强 陈建安 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期217-217,共1页
目的虽然多数生物组织在体内的应力情况已被广泛研究过,但关于脊髓体内应力的了解尚为空白,导致难以准确分析和解决脊髓的力学相关问题。本研究旨在通过动物实验,了解脊髓体内应力的存在情况。方法解剖显露大鼠的整条脊髓,从轴向、周向... 目的虽然多数生物组织在体内的应力情况已被广泛研究过,但关于脊髓体内应力的了解尚为空白,导致难以准确分析和解决脊髓的力学相关问题。本研究旨在通过动物实验,了解脊髓体内应力的存在情况。方法解剖显露大鼠的整条脊髓,从轴向、周向和径向3个方向探究脊髓体内应力的存在情况。(1)轴向:将脊髓按节段横断,测量每一节段脊髓的长度变化量;(2)周向:使用振动切片机从(1)中脊髓每一节段获取2片500μm厚的切片,1片切片使用刀片从中央管处向脊髓右侧沿径向切出开口,测量切口处的张角;(3)径向:对(2)中的另1片切片使用1.5 mm直径的活检打孔器以中央管为圆心沿周向切割打孔,取出切口内的组织并观察其直径是否改变。结果(1)轴向:在横断前后,每一节段脊髓长度均发生明显变化,且胸脊髓的长度变化量普遍较大,其均值为0.586 mm(胸脊髓平均长度为2.859 mm);(2)周向:在径向切割后,切口处白质均出现张角,其均值为20.9°,而灰质始终保持闭合;(3)径向:脊髓切口形状在打孔前后无明显变化。结论脊髓存在轴向和周向的体内应力,不存在径向体内应力。本研究结果将有助于了解脊髓的力学性质,为准确分析和解决脊髓的力学相关问题提供重要依据。 展开更多
关键词 振动切片机 动物实验 切口形状 胸脊髓 打孔器 长度变化 张角 分析和解决
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脊髓残余应力的有限元研究
5
作者 童鑫 何源 +6 位作者 冯光宇 陈方瑶 范云龙 郎周雨喆 刘捷 田林强 陈建安 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期576-576,共1页
目的残余应力广泛存在于血管,大脑和肠道等生物组织内且残余应力的相关研究对于解释相关组织疾病的发病原因和制定治疗方案具有重要意义。目前有大量关于残余应力计算的研究,但通过有限元软件来计算残余应力的相关研究较少。本文以大鼠... 目的残余应力广泛存在于血管,大脑和肠道等生物组织内且残余应力的相关研究对于解释相关组织疾病的发病原因和制定治疗方案具有重要意义。目前有大量关于残余应力计算的研究,但通过有限元软件来计算残余应力的相关研究较少。本文以大鼠脊髓张角实验采集的数据为基础,重建大鼠脊髓灰质和白质模型,在有限元软件中计算大鼠脊髓灰质和白质的残余应力。方法采集大鼠脊髓灰质和白质的切片图像,利用Photoshop软件处理大鼠脊髓切片图像,在Solid Works软件中重建大鼠脊髓白质和灰质切片模型,导入ANSYS软件中计算大鼠脊髓灰质和白质的残余应力。结果(1)大鼠脊髓灰质和白质的残余应力作用相反,脊髓灰质处于周向拉伸状态,脊髓白质则处于周向压缩状态;(2)大鼠脊髓灰质的残余应力为287.02~813.2 Pa,白质的残余应力为460.51~1713.6 Pa。结论本研究基于大鼠脊髓张角实验数据,使用有限元软件分别计算大鼠脊髓白质和灰质的残余应力,有助于更好地认识脊髓残余应力,也为脊髓残余应力计算的进一步研究和探究脊髓残余应力与相关脊髓疾病发病机制和治疗方案提供了重要的参考。 展开更多
关键词 PHOTOSHOP软件 脊髓灰质 压缩状态 切片图像 残余应力 有限元研究 疾病发病机制 脊髓白质
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脊髓损伤动物模型定制夹具的稳定性有限元分析研究
6
作者 范云龙 何源 +6 位作者 冯光宇 陈方瑶 郎周雨喆 童鑫 蒋奕 刘捷 陈建安 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期477-477,共1页
目的动物脊髓损伤模型对脊髓损伤的研究具有重要意义,制作大鼠脊髓挫伤模型时需要对脊髓被打击损伤的精度精准把控,故而对夹具夹持椎骨的稳定性有较高的要求。而根据文献调研以及现有的实验数据,现有使用最多的两款夹具(IH夹具和NYU夹具... 目的动物脊髓损伤模型对脊髓损伤的研究具有重要意义,制作大鼠脊髓挫伤模型时需要对脊髓被打击损伤的精度精准把控,故而对夹具夹持椎骨的稳定性有较高的要求。而根据文献调研以及现有的实验数据,现有使用最多的两款夹具(IH夹具和NYU夹具)均存在使用时稳定性不足的问题。本研究拟通过建立IH夹具和NYU夹具夹持椎骨并打击挫伤脊髓的有限元模型,分析两种夹具夹持不稳的原因。方法本实验建立了IH夹具和NYU夹具夹持大鼠T8~T11胸椎并进行打击挫伤的有限元模型,分别计算了在0.5、1.0、1.5 mm打击深度下椎骨和夹具的位移数据和应力数据,将椎骨和夹具的位移数据与动物实验数据进行相关性分析,确认其有效性,并对所得数据进行横向和纵向对比。结果椎骨在IH和NYU夹具夹持下,使用打击器打击挫伤时均会发生明显位移。结论IH和NYU夹具各自有各自的优缺点:IH夹具支撑梁臂比较稳定,头部小巧灵活便于操作,但夹具钳臂和头部的设计不佳,容易造成椎骨的晃动;NYU夹具头部设计为铲形,能更加稳定地夹持椎骨,同时夹具钳臂不易发生应力集中,稳定性较高,但其支撑梁臂不稳,且头部过大不易夹持。 展开更多
关键词 支撑梁 脊髓损伤 小巧灵活 椎骨 挫伤 位移数据 夹具 相关性分析
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临床相关胸脊髓挫伤大鼠模型的构建方法
7
作者 何源 范云龙 +6 位作者 蒋奕 冯光宇 陈方瑶 郎周雨喆 童鑫 刘捷 陈建安 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期150-150,共1页
目的挫伤是临床常见的急性脊髓损伤,构造临床相关的挫伤动物模型对研究其发病机制及开发诊断和治疗方法不可或缺,但目前造模常用的椎骨夹具存在夹持不稳,重复率差的问题。本研究针对本领域现有造模方法的缺陷进行改进,以定量化构建一种... 目的挫伤是临床常见的急性脊髓损伤,构造临床相关的挫伤动物模型对研究其发病机制及开发诊断和治疗方法不可或缺,但目前造模常用的椎骨夹具存在夹持不稳,重复率差的问题。本研究针对本领域现有造模方法的缺陷进行改进,以定量化构建一种成活率高、一致性强和易于监护的胸脊髓挫伤大鼠模型。方法通过Micro CT扫描大鼠T8~T11椎骨,根据获得的外形开发可多点夹持T9~T10椎骨的一体式夹具,并基于龙门架结构开发配套的夹具固定架。造模过程为:解剖暴露椎骨,对T9椎骨进行椎板切除术暴露脊髓,使用夹具夹持椎骨后连接至固定架;使用机械臂移动连接有挫伤打击器的生物力学试验机,打击器对齐脊髓上方后缓慢移动贴近脊髓,通过传感器读取预接触力为0.05 N后调整打击器上移至4 mm高度;设置打击深度,打开高速摄影机,启动程序完成高速挫伤打击。结果打击深度0.3~2.5 mm可调,可完成不同损伤程度的挫伤大鼠模型的构建,且打击过程中夹具夹持稳固无晃动,同参数打击深度误差可控制在±0.1 mm范围内,术后BBB评分具有一致性。结论本研究成功开发了一套可用于构建成活率高、一致性强且损伤程度可控的胸脊髓挫伤大鼠模型的系统。 展开更多
关键词 椎板切除术 脊髓挫伤 高速摄影机 启动程序 龙门架 动物模型 固定架 重复率
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