国家自然科学基金(10872147)
- 作品数：9 被引量：37H指数：4
- 相关作者：孙明林张春秋朱雷吕丹叶金铎更多>>
- 相关机构：武警医学院附属医院天津理工大学嘉思特华剑医疗器材(天津)有限公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金天津市自然科学基金更多>>
- 相关领域：医药卫生自然科学总论机械工程更多>>
- 关节软骨体外构建力学环境的研究进展被引量：7
- 2009年
- 很多物理因素都影响软骨组织的生长和发育,其中力学因素起主要作用。软骨的生长、发育是力学调控的适应过程。当前采用多种力学条件应用于软骨生物反应器,如流体剪应力、液体压力、直接压缩等,或其中部分组合,但这些条件还没有构建出与活体软骨结构-功能相匹配的人工软骨。如果一种载荷能适合构建软骨,那么这种载荷首先能保证培养物内部信号分子、营养和废物的有效运输;其次,能对支架内种子细胞特定的力学刺激;第三,能促进培养物结构-功能的发展。本文回顾、分析当前多种力学条件的作用效果,其中流体剪应力、液体压力、拉伸、直接压缩或变形剪应力都是软骨受力状态的部分体现。作者认为滚压载荷是软骨培养的合适力学环境,它是当前多种力学条件的一个综合指标,对软骨培养物可以形成纵向的动态压缩和横向的动态变形剪应力,并且有利于细胞新陈代谢物质的运输,因此,滚压环境可能是人工软骨结构-功能构建的发展方向。
- 张春秋孙明林李江叶金铎刘海英
- 关键词：关节软骨力学环境
- 关节软骨恒定应变值和应变率下力学性能的研究
- ＜正＞目的任何生物组织的力学性能取决于组成该组织的各种成分及其结构。关节软骨作为一种复杂的复合生物材料,决定了其非线性和各向异性的生物力学性能。而准确描述软骨各向异性的力学性能一直是生物力学领域长期挑战的任务。方法采用非...
- 高丽兰李江董黎敏门玉涛叶金铎张春秋
- 文献传递
- 构建关节软骨的滚压加载装置被引量：2
- 2010年
- 背景:通常使用的加载装置或反应器有灌流式生物反应器、液压系统、直接动态压缩装置、剪切系统、拉伸装置或其中部分的组合。以上每一种载荷单独作用都没有实现软骨功能化培养,但即使是这几种的组合也不足以表征软骨的力学状态,构建的软骨功能与天然软骨仍有较大差距。目的:首次提出和研制了一种用于关节软骨构建的滚压加载装置,并在滚压加载条件下分析软骨的受力状态。方法:该装置包括滚动控制系统和压缩调节机构。滚动控制系统通过步进电机、丝杠控制辊子滚动速度,由齿轮和齿条啮合形成辊子纯滚动,辊子能够以均匀速度滚过培养物。压缩调节机构通过楔形滑块的相对滑动可以保证工作面平行升降,从而可以对培养物产生均匀、可调的压缩量。结果与结论:该装置对培养物提供了滚压的力学条件,使培养物处于动态压缩变形和剪切变形的复合加载过程。在滚压的力学条件下,有限元分析表明培养物受到复杂力学状态。培养物浅表层受到交替出现的压力、拉应力;中层在滚动方向平面内应力与表面有一定夹角,角度由-45°～+45°呈周期变化;深层处应力都为压应力,与3个坐标轴方向接近。该装置的加载运动方式与关节的运动方式一致,滚压加载可能有利于功能化关节软骨结构、功能的构建。
- 张春秋樊瑜波孙明林武汉
- 关键词：关节软骨软骨组织工程数字化骨科
- 组织工程修复关节软骨缺损的力学状态研究被引量：5
- 2011年
- 背景:力学状态对软骨的正常生理有重要影响,若应力集中过大将造成人工软骨退变和原宿主软骨退化,影响治疗效果。目前的各种力学手段很难实现活体软骨力学状态测量,而有限元动态分析能有效地模拟修补后软骨的受力情况。目的:通过有限元仿真研究组织工程修复膝关节软骨缺损后人工软骨和宿主软骨的力学状态。方法:以人体膝关节软骨受滚压部分为研究对象,建立滚动运动下关节软骨的有限元模型。根据行走过程中股骨与胫骨间的滚压边界条件,对软骨在取不同弹性模量、不同压缩量、不同载荷速度及不同缺损大小的情况进行了滚压受力分析。结果与结论:在滚压载荷下,植入人工软骨弹性模量和软骨压缩量的不同都使人工软骨和宿主软骨受到的Mises应力值变化,二者对修复缺损处软骨Mises应力分布的影响比较明显,是临床治疗软骨缺损和术后康复阶段值得注意的因素。模拟中使用的载荷速度和缺损大小对软骨应力值的影响不明显。当人工软骨弹性模量取某个值时,人工软骨和宿主软骨的Mises应力差别可以达到很小值,二者趋于吻合。应力差别还和个体宿主软骨的力学性能有关,据此,应针对不同病例选择最佳弹性模量的人工软骨植入。
- 张述卿张春秋高丽兰孙明林李江刘海英
- 关键词：有限元力学环境
- 小肠肠壁中性轴位置在无载荷状态下的确定
- ＜正＞目的小肠等胃肠道组织的功能在很大程度上是其食糜输运的力学功能。肠壁的力学属性、平滑肌（smooth muscle）的张紧性收缩（tonic contraction）和平滑肌的相收缩（phasic contracti...
- 李江Brent M.Witgen刘海英门玉涛高丽兰叶金铎张春秋
- 文献传递
- 双频加载装置的研制
- ＜正＞目的近年来随着对生物力学研究的不断深入,逐渐形成了一个新兴的研究领域"力生物学"。其是侧重于研究机械力如何调控组织生物学形态和结构,即研究组织如何通过细胞对力学刺激产生反馈,维持形态结构并适应环境,此方面研究有利于...
- 李峰武汉董心李江徐强张述卿张春秋
- 文献传递
- 一种用于软骨培养的双频加载装置
- 软骨退化或缺损引起关节疼痛、活动障碍、甚至完全丧失关节功能,是骨科临床常见的疾病之一。目前,临床上采用自体骨移植、同种异体骨移植和生物材料替代等新技术、新方法进行治疗,但只是缓解患者疼痛。而软骨组织工程的发展正成为一种永...
- 徐强刘海英张述卿武汉张春秋
- 文献传递
- 人体髋关节的三维重建与有限元多体模型
- ＜正＞目的人体髋关节因为疾病和损伤通常需要通过手术进行修复。目前还没有科学的评价方法评价手术方案的优劣,因为在髋关节的研究中没有将骨盆的作用考虑在内。已经报道的对髋关节手术后应力分布的研究工作主要针对植入假体后的人工股柄...
- 叶金铎张春秋王秀华
- 文献传递
- 基于RE/RP的个性化人工膝关节设计
- ＜正＞目的人体膝关节由于承受关节运动带来的摩擦磨损及运动中的冲击作用,半月板和韧带易于产生损伤,是人体的多发病变部位。一般严重病变的膝关节通常采用全膝置换术进行治疗。由于每个患者的关节尺寸各不相同,且目前的人工膝关节产品...
- 田喜燕董黎敏董心叶金铎张春秋
- 文献传递
- 用于离体软骨力生物学研究的滚动加载生物反应器
- ＜正＞目的随着人类社会老龄化及交通事业的迅猛发展,骨关节疾病的发病率也在不断的提高,作为核心问题使得关节软骨的再生研究成为关节外科基础与临床研究的热点。力学载荷下软骨的力生物学效应的研究成为理解软骨生理过程学的一个重要基...
- 郜军霞孙明林刘海英门玉涛张春秋
- 文献传递
