力学载荷对骨整合影响的动物实验

植入体的骨整合使植入体与骨组织间形成牢固的接合, 可承受功能性生理载荷. 加载时间是决定植入体骨整合进程的关键因素. 然而, 关于初期载荷是否影响骨整合的进程, 或者, 无载荷愈合期是否可以缩短等问题现在还不清楚. 本文通过动物实验, 研究在骨愈合初期, 外部载荷如何影响骨整合的进程. 将钛植入体侧向植入山羊胫骨, 从术后4周开始, 对植入体加不同大小轴向载荷. 加载两周时, 取下连带植入体的胫骨; 设计专门的“拔出”力测试实验, 以检测不同分组(包括加载组和无载荷组)植入体的拔出力、骨-植入体界面的剪切强度. 并采用组织学染色、能量色散谱(energy dispersive spectroscopy, EDS)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)分析骨-植入体界面特征, 以评价骨整合状态. 结果表明, 术后4周时, 骨-植入体界面没有良好的骨整合, 在无载荷组样本的骨-植入体界面处可发现成纤维样组织, 而轴向10 N加载组样本的骨-植入体界面则发生良好的骨整合. 这表明, 植入手术后一定的载荷可以有利于骨整合的发生. 本研究提示, 术后初期的载荷会影响植入体骨整合的进程, 而适宜的载荷可缩短术后骨整合发生的时间.     

OPG、RANK、RANKL的结构、作用机制和在骨疾病中的作用

破骨细胞和成骨细胞分别介导骨的吸收过程和合成过程,而OPG、RANK、RANKL在调节二者的比例中发挥非常重要的作用.RANKL与RANK结合后可能通过三种途径:JNK途径、NF-κB途径和蛋白激酶B途径参与破骨细胞的分化,促进骨质的吸收;RANKL与OPG结合后能阻断RANKL与RANK的结合,由于缺乏RANKL-RANK产生的转录活化信号,破骨细胞分化成熟发生障碍,骨质的吸收受到抑制.OPG、RANK、RANKL同时也是免疫分子,在淋巴细胞、淋巴器官的分化、发育中起重要的作用,骨疾病与免疫系统之间存在着一定的关系.RANMKL/RANK与RANKI/OPG在生物体内保持着一定的比率,如果比率失衡,就会引起各种骨疾病.本篇综述总结了近年来OPG、RANK、RANKL结构、作用的新进展以及它们在骨疾病中的作用.     

聚丙交酯-乙交酯降解研究进展

本文从分子量、孔径大小和孔径率、力学性能等方面介绍了研究聚丙交酯-乙交酯降解行为的方法,综述了聚丙交酯-乙交酯的化学水解机理和酶催化水解机理,影响聚丙交酯-乙交酯降解速率的内外因素,并比较了聚丙交酯-乙交酯体内外降解的异同,对未来聚丙交酯-乙交酯降解研究的方向提出了展望。     

动脉狭窄内脂质大分子传输的实验研究: LDL的浓度极化现象

理论研究结果表明: 动脉狭窄远端的扰动流会增强血液与动脉壁接触面上脂质的积聚^[1] . 为了验证这一结果, 将一犬颈动脉狭窄模型作为研究对象, 使用牛血清白蛋白作为示踪大分子, 通过直接从动脉内壁面提取液体样品的方法对血管内壁面牛血清白蛋白的浓度进行体外测量. 实验结果表明, 由于渗流的发生, 血管壁面白蛋白的浓度c_w要高于其本体浓度c_o, 这与我们先前的理论结果一致. 测量结果同时表明, 流动受扰动区域内血管壁面的大分子浓度的确发生了显著的提高. 在Re(雷诺数) = 50的情况下, 涡漩区域内的相对浓度c_w/c_o (即血管壁面的大分子浓度与其本体浓度之比)为(1.66 ± 0.10), 而层流区域内的相对浓度为(1.37 ± 0.06). 当Re数升高到100时, 涡漩区域和层流区域内的相对浓度分别降低到了(1.39 ± 0.07)和(1.24 ± 0.04). 研究同时发现渗流速率对白蛋白壁面浓度的影响是非常明显的, 在Re = 50和100, 渗流速率V_w = (8.9 ± 1.7)×10^-6 m/s的情况下, 涡漩区域内的白蛋白壁面浓度c_w要比本体浓度co分别高77%和52%, 然而当渗流速率降低为V_w = (4.8 ± 0.6)×10^-6 m/s的情况下, 涡漩区域内的白蛋白壁面浓度c_w仅比本体浓度c_o分别高66%和39%. 综上所述, 本研究进一步从实验上论证了浓度极化现象的确会在人体动脉系统中发生, 流动分离点区域内的高脂质浓度层是引起动脉粥样硬化发生和发展的因素之一.     

一种带有旋动流引导器的新型小口径人造血管流场的数值模拟

大尺寸人造血管的临床应用已取得很大成功,但用于冠状动脉等旁路搭桥的小口径人造血管的急性血栓堵塞问题,至今仍未解决．因此,本文设计了一种可装于小口径人造血管前的旋流导引器,以期使进入人造血管内的血流产生旋动．对带有旋流导引器的人造血管内的血流流场进行了计算机数值模拟分析,并与常规人造血管内的血流流场进行了比较．数值模拟分析揭示,这种旋流导引器的确能使人造血管内的血流产生旋动,从而改变人造血管内的血流流场和流速分布,使近壁面血液的流速和壁面剪切应力得到极大提高．本研究认为,血液在人造血管壁面的流速和壁面剪切应力的提高,可抑制小口径人造血管内急性血栓的形成,从而达到提高小口径人造血管的通畅率的目的．     

三种不同内皮细胞／平滑肌细胞共培养模式的渗流率及其对LDL的吸收／沉积

采用3种不同的内皮细胞／平滑肌细胞共培养模式模拟血管内膜层,实验研究了共培养细胞层的渗流率和对LDL的吸收／沉积．3种细胞共培养模式分别为：（1）内皮细胞单独培养（EC／Φ）;（2）内皮细胞／平滑肌细胞直接共培养（EC—SMC）;（3）内皮细胞／平滑肌细胞间接共培养（EC／SMC）,即把两种细胞分别培养在Millicell—CM透析膜的不同面上．研究结果表明,同等条件下,EC／SMC模式的渗流率最低,EC／Φ模式最高;EC／Φ模式对LDL的吸收／沉积最低,EC-SMC模式对LDL的吸收／沉积最高．同时表明,体外培养的细胞层对LDL的吸收／沉积随渗流率的增加而增加．研究结果提示,动脉血管壁内LDL的吸收／沉积与血管壁面LDL的浓度极化成正相关;在致动脉粥样性脂质渗入血管壁的过程中,血管壁内皮层的完整性起着至关重要的作用．     

基于Micro-CT断层扫描图像的啄木鸟颅骨不同部位显微结构参数研究

选取大斑啄木鸟、灰头绿啄木鸟、百灵鸟、山雀和戴胜鸟作为样本,其中百灵鸟、山雀和戴胜鸟作为对照,研究啄木鸟颅骨颞部、额部和枕部的显微结构参数.样本经Micro-CT扫描后,在断层扫描图像的基础上,可以得到的显微结构参数包括体积分数、结构模型指数、骨小梁数量、骨小梁厚度、骨小梁分离度和骨质密度.通过与其他鸟类的对比分析发现,啄木鸟具有更加独特的颅骨结构,其骨小梁厚度、体积分数和骨小梁数量显著高于其他鸟类,结构模型指数小于其他鸟类,其颅骨所具有的这种特点是啄木鸟长期进化过程中为适应啄木行为所形成的,也是其抗冲击的重要原因.     

自驱动健康监测及生理功能调节器件的研究进展

纳米发电机(摩擦纳米发电机和压电纳米发电机)技术自被提出以来得到了迅速发展,该技术可将人体动能、风能、声波能、海洋能等各种机械能转化为电能,并应用于自驱动健康监测及生理功能调节,如脉搏传感、神经电刺激、心脏起搏等。文中综述了纳米发电机的结构、工作原理、输出性能及其在循环系统、神经系统、生物组织、睡眠及水下救援等方面的最新研究进展,并在此基础上进一步分析了纳米发电机技术应用到临床治疗所面临的挑战。未来纳米发电机有望成为辅助电源,甚至取代传统电池类电源用于驱动医疗电子器件,实现人体自驱动健康监测及生理功能调节。     

犬不同血管搭桥方法及搭桥血管内流场的计算机数值模拟

目的血管搭桥术后的内膜增生往往导致手术失败,而内膜增生与搭桥血管内的流场密切相关,为改善搭桥血管中的流场结构,作者设计了偏心搭桥手术方法,利用计算机数值模拟技术,探索偏心搭桥和传统搭桥血管中流场的变化,为血管搭桥方法提供优化设计方案。方法16只犬随机分为偏心搭桥组和传统搭桥组进行血管搭桥,测定搭桥前后血管几何数据,搭桥后近心端及远心端吻合口血流量和血压。按测定的血管几何数据,FLUENT 6.2模拟搭桥血管内的流场。结果偏心搭桥近心端和远心端吻合口不在同一平面。传统搭桥中,主体动脉远心端吻合口对应面处存在一个较低壁面剪切应力（WSS）区域及流体停滞点,离脚跟较近的一部分流体会形成涡漩,血流进入主体动脉后,还会表现出迪恩涡二次流;偏心搭桥中,主体动脉吻合口对应面上的低WSS区域和流体停滞点消失,血流接触到吻合口底面后,以切向旋转的方式改变其流动方向,不会形成涡漩,且当血流进入主体动脉后,立即发生螺旋流态且能持续很长一段。结论偏心搭桥能够产生血液旋动流,显著增加远心端血流量、提高WSS。     

下颌骨牵张成骨中不同牵张频率对牵张区成骨细胞增殖细胞核抗原表达的影响

目的:对比研究下颌骨牵张成骨中不同牵张频率的作用下新骨组织中成骨细胞的增殖活性,从而筛选出最佳牵张频率。方法:选用16只3月龄的幼年山羊,随机分为4组,每组4只,第1组为对照组,分别对第2、3、4组动物右下颌骨行骨皮质切开术后进行牵张,第2组牵张频率为2次/天,第3组牵张频率为4次/天,第4组牵张频率为6次/天,于完成牵张后4周时分别处死动物,取牵张区新骨组织和对照组右下颌骨颏孔区骨组织行PCNA免疫组化染色并进行组间比较。结果:各牵张组牵张区新生骨组织中成骨细胞PCNA表达的阳性细胞数均显著高于对照组,6次/天牵张组和4次/天牵张组牵张区中成骨细胞PCNA表达的阳性细胞数显著高于2次/天牵张组,但6次/天牵张组和4次/天牵张组成骨细胞PCNA表达的阳性细胞数无显著性差异。结论:在下颌骨牵张成骨进程中,随着牵张频率的增加,牵张区成骨细胞的增殖能力提高,可能术后成骨效果更佳。