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大质量钨合金动能块高速侵彻超高强度钢靶作用特性

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爆炸与冲击 2023年第9期43卷 167-178页

作者：冯晓伟李俊承卢永刚王守乾卢正操刘闯傅丹中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 火箭军装备部装备项目管理中心北京100085

为研究超高强度钢靶抗大质量钨合金动能块的侵彻性能及破坏特性,基于弹道炮开展了215 g圆柱形钨合金动能块高速侵彻半无限超高强度G50钢靶和低强度45钢靶试验,获得了不同速度侵彻下两种钢靶的侵彻深度和成坑体积。试验表明,不同于低强... 详细信息

为研究超高强度钢靶抗大质量钨合金动能块的侵彻性能及破坏特性,基于弹道炮开展了215 g圆柱形钨合金动能块高速侵彻半无限超高强度G50钢靶和低强度45钢靶试验,获得了不同速度侵彻下两种钢靶的侵彻深度和成坑体积。试验表明,不同于低强度钢靶的近似圆柱体成坑特性,钨合金动能块侵彻超高强度钢靶时,在靶板内形成了类锥形弹坑,成坑侧面和坑底均有拉伸崩落裂纹;分析了超高强度钢靶的侵彻破坏特性,指出侵彻过程中钨合金动能块局部破碎引起靶板内的卸载拉伸剥落和动能块的侵彻锐化行为联合导致了类锥体弹坑的形成。通过数值模拟验证了超高强度钢靶的高速侵彻破坏机制。

关键词：超高强度钢大质量钨合金动能块高速侵彻侵彻特性

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全内镜下腰椎板开窗减压有限元模拟建模及生物力学变化

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中国组织工程研究 2020年第27期24卷 4291-4296页

作者：刘金玉丁宇蒋强崔洪鹏卢正操解放军总医院第六医学中心康复医学科北京市100048

背景:全内镜下减压有效治疗腰椎管狭窄症为突破性前沿技术,相对于开放手术具有创伤小、操作可控、并发症少的特点,但其有限元力学分析鲜有报道。目的:建立全内镜下腰椎椎板开窗有限元模型并探讨减压范围及髓核摘除对腰椎活动度及椎间盘... 详细信息

背景:全内镜下减压有效治疗腰椎管狭窄症为突破性前沿技术,相对于开放手术具有创伤小、操作可控、并发症少的特点,但其有限元力学分析鲜有报道。目的:建立全内镜下腰椎椎板开窗有限元模型并探讨减压范围及髓核摘除对腰椎活动度及椎间盘应力分布的影响。方法:采集1例L4-5节段腰椎管狭窄症患者的CT平扫数据,导入Mimics 20.0软件中,建立退变腰椎L4-5节段腰椎管狭窄有限元模型M。将模型M导入3-matic中进行手术模拟,分别为单侧小关节1/2切除及椎间盘1/4切除模型M1、双侧关节突1/2及椎间盘1/2切除模型M2、单侧关节突切除及椎间盘1/4切除模型M3。在ANSYS软件中对4种模型进行同等纯力偶矩的前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转6种工况活动及椎间盘同等载荷的力学对比分析。结果与结论:(1)与脊柱M模型比较,M1模型在6种工况下活动度相近,但M2和M3的活动度较M模型明显增大,特别是在左、右侧屈和前屈、后伸工况下,为M模型整体活动度的130%-200%;(2)在椎间盘应力方面,M1模型在椎间盘后区、中区、右区各工况下等效应力的上升趋势不明显,在椎间盘左区、前区的等效应力有所增加,最大增加63%,但没有出现较大的应力集中情况;而M2和M3模型,各区域椎间盘等效应力均出现较大程度上升趋势;(3)提示全内镜视下微创手术对不同类型腰椎管狭窄症减压手术精准可控,关节突关节切除及髓核摘除1/2以内对相应节段的生物力学稳定性影响较小,证实腰椎板开窗有限元模拟建模成功可靠,可为后续腰椎手术生物力学研究提供重要方法和依据。

关键词：全内镜腰椎管狭窄椎板开窗减压有限元分析生物力学

有限元模拟全内镜下精准椎板开窗减压术及生物力学分析

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中国组织工程研究 2020年第12期24卷 1891-1896页

作者：蒋强丁宇刘金玉曹世奇卢正操安徽医科大学海军临床学院解放军总医院第六医学中心北京市100048 解放军总医院第六医学中心脊柱微创中心北京市100048

背景:目前内镜微创减压手术已应用于腰椎管狭窄症的治疗,但对镜下精准椎板开窗范围的研究较少。目的:利用退变腰椎有限元模型,评估分析全内镜下不同分区精准椎板开窗减压手术对腰椎活动度及应力分布的影响。方法:随机选取1名腰椎管狭窄... 详细信息

背景:目前内镜微创减压手术已应用于腰椎管狭窄症的治疗,但对镜下精准椎板开窗范围的研究较少。目的:利用退变腰椎有限元模型,评估分析全内镜下不同分区精准椎板开窗减压手术对腰椎活动度及应力分布的影响。方法:随机选取1名腰椎管狭窄症患者,采集CT数据,使用相关生物力学软件建立腰椎L4-5节段有限元模型(M1),并进行有效性验证。继而有限元模拟内镜可视下精准椎板开窗减压手术,结合腰椎管狭窄症临床病理分型,建立椎板开窗减压相应范围L4-5节段手术模型,分别为L4椎板下缘+L4-5关节突关节部分切除模型(M2)、L4-5部分关节突关节+L5椎板上缘切除模型(M3)、L4椎板下缘+L4-5部分关节突关节+L5椎板上缘切除模型(M4)、L4椎板下缘+L4-5部分关节突关节+L5椎板上缘+Over-the-Top对侧部分关节突切除模型(M5)及L4椎体下缘+L4-5关节突关节1/2以上+L5椎板上缘切除模型(M6)(以上椎体均保留峡部,除M6外,关节突关节均保留50%以上的关节面)。分别对完整脊柱(M1)及5种模拟手术模型(M2、M3、M4、M5、M6)施加相同载荷边界条件,进行前屈、后伸、左/右侧弯、左/右旋转6种工况下腰椎活动度及椎间盘等效应力的对比分析。结果与结论:①与完整脊柱M1模型比较,M2、M3、M4及M5模型在各工况下活动度值相近,但M6模型的活动度值较M1明显增大,为M1活动度的151%-264%,特别是后伸和旋转工况为甚;②在椎间盘等效应力方面,M2、M3、M4及M5模型在椎间盘前区、左/右区工况下等效应力上升趋势不明显,在椎间盘后区、中区等效应力有所增加,最大增加幅度达53%,但未出现较大应力集中的情况;而M6模型椎间盘各区域等效应力均出现较大程度上升趋势,特别在前屈工况下最大达完整退变模型(M1)的3倍;③结果表明,过大椎板开窗明显影响腰椎稳定性,同时相应节段椎间盘应力增加,易加速椎间关节退变。内镜微创减压手术精准可控,针对不同类型腰椎管狭窄症采用个性化治疗方案,保证减压效果的同时,可有效维持手术节段的生物力学特性。

关键词：全内镜腰椎管狭窄精准椎板开窗减压有限元分析生物力学

经皮椎间孔镜椎间盘切除术联合富血小板血浆修复治疗青壮年腰椎间盘突出症的临床疗效分析

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中国脊柱脊髓杂志 2023年第6期33卷 537-546页

作者：李土胜丁宇蒋强卢正操杜薇张晗硕练诗林南方医科大学第二临床医学院广州市510515 解放军总医院第六医学中心中医医学部骨伤科北京市100048

目的:探讨经皮椎间孔镜椎间盘切除术(percutaneous transforaminal endoscopic discectomy,PTED)联合富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)修复治疗青壮年腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation,LDH)的临床安全性及有效性。方法:回顾性分析2017年1月~2019年12月符合纳入与排除标准的120例LDH患者的临床资料。其中,单纯内镜治疗组(A组,n=40),内镜联合一次离心PRP治疗组(B组,n=42)、内镜联合二次离心PRP治疗组(C组,n=38)。记录患者术前、术后7d及术后3、6、12个月时的疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)、日本骨科学会(Japanese Orthopedic Association,JOA)评分、Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI);测量术前、术后6、12个月及末次随访时椎管横截面积(spinal canal crosssectional area,SCSA)、髓核与脑脊液信号强度比值(signal intensity ratio,SIR)、椎间盘高度指数(disc height index,DHI)及椎间盘Pfirrmann分级。术后12个月时采用JOA评分改善率评价临床疗效。结果:患者均完成随访,随访时间24~33(28.02±2.19)个月。随访期间均未发生椎间隙感染、神经根损伤、节段不稳等严重并发症。三组患者术后各时间点VAS、JOA评分及ODI较术前均有明显改善,差异有统计学意义(P0.05)。末次随访时,SCSA、SIR及椎间盘Pfirrmann分级三组间比较有统计学差异(P0.05)。DHI在术前、术后6、12个月及末次随访时比较均无统计学差异(P>0.05)。按照JOA评分改善率评价标准,术后12个月时JOA评分优良率A组为92.5%,B组为95.2%,C组为97.4%,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:PTED联合PRP修复治疗青壮年LDH安全有效,在一定程度上可延缓腰椎间盘的退变。

关键词：腰椎间盘突出症经皮椎间孔镜椎间盘切除术腰椎间盘退变微创手术富血小板血浆修复

脊柱内镜下椎板开窗减压与单侧入路双侧减压治疗腰椎管狭窄症的生物力学稳定性及有限元分析

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中国组织工程研究 2023年第13期27卷 1981-1986页

作者：张晗硕丁宇蒋强卢正操练诗林李土胜安徽医科大学海军临床学院北京市100048 安徽医科大学第五临床医学院安徽省合肥市230032 解放军总医院第六医学中心中医医学部骨伤科北京市100048

背景:全脊柱内镜下椎板开窗减压及脊柱内镜下单侧入路双侧减压手术作为后路脊柱内镜下治疗腰椎管狭窄症的前沿高精技术,临床疗效较好,但目前鲜有生物力学及有限元分析的相关研究报道。目的:分析全脊柱内镜下椎板开窗减压及脊柱内镜下单... 详细信息

背景:全脊柱内镜下椎板开窗减压及脊柱内镜下单侧入路双侧减压手术作为后路脊柱内镜下治疗腰椎管狭窄症的前沿高精技术,临床疗效较好,但目前鲜有生物力学及有限元分析的相关研究报道。目的:分析全脊柱内镜下椎板开窗减压及脊柱内镜下单侧入路双侧减压对内镜下治疗腰椎管狭窄症生物力学的影响,验证该两种手术方式治疗腰椎管狭窄症的可靠性和有效性。方法:取1名健康志愿者的腰椎CT图像,利用Mimics、Geomagic、Solidworks、Ansys软件建立正常腰椎L_(4)-L_(5)节段的有限元模型M0,在此基础上分别建立全脊柱内镜下椎板开窗减压手术模型M1与脊柱内镜下单侧入路双侧减压手术模型M2,在3组模型的L__(4)椎体上表面施加相同应力,L_(5)椎体下表面进行固定支撑,分析在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转6种工况下的整体关节活动度及纤维环Von Mises应力极值。结果与结论:①与模型M0相比,模型M1在前屈、后伸、左侧弯、左旋转、右侧弯、右旋转下的整体关节活动度分别增加8.24%,12.17%,0.77%,1.60%,1.86%,6.85%,模型M2在前屈、后伸、左侧弯、左旋转、右侧弯、右旋转下的整体关节活动度分别增加8.24%,12.17%,0.77%,1.60%,2.17%,6.85%;与模型M1相比,模型M2在右侧弯下的活动度整体关节稍增加,其余工况未见明显增加与趋势的改变;②与模型M0相比,模型M1在前屈、后伸、左侧弯、左旋转、右侧弯、右旋转下的纤维环Von Mises应力极值分别增加4.65%,16.09%,0.21%,0.77%,0.25%,1.51%,模型M2在前屈、后伸、左侧弯、左旋转、右侧弯、右旋转下的纤维环Von Mises应力极值分别增加4.58%,16.15%,0.20%,0.80%,0.23%,1.52%;模型M1与模型M2不同工况下的纤维环Von Mises应力极值变化趋势不明显;③结果显示,全脊柱内镜下椎板开窗减压及脊柱内镜下单侧入路双侧减压治疗腰椎管狭窄症后,其责任节段稳定性较好。

关键词：腰椎管狭窄症脊柱内镜后路减压手术生物力学有限元分析

白细胞介素1β调控信号素3A表达诱发椎间盘退变的机制

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中国组织工程研究 2024年第23期28卷 3680-3685页

作者：黄杰蒋强韩嘉恒刘江张燕卢正操丁宇华南理工大学医学院广东省广州市510006 解放军总医院第六医学中心中医医学部骨伤科北京市100048

背景:信号素3A是重要的神经血管生长抑制因子,目前尚不清楚信号素3A是如何参与盘源性腰痛发病的,研究信号素3A在椎间盘退变中的潜在机制可为防治盘源性腰痛提供新的靶点和理论依据。目的:通过激活核因子κB信号通路影响信号素3A的表达,... 详细信息

背景:信号素3A是重要的神经血管生长抑制因子,目前尚不清楚信号素3A是如何参与盘源性腰痛发病的,研究信号素3A在椎间盘退变中的潜在机制可为防治盘源性腰痛提供新的靶点和理论依据。目的:通过激活核因子κB信号通路影响信号素3A的表达,探讨白细胞介素1β诱导大鼠椎间盘退变的机制。方法:采用RT-qPCR检测人未退变与退变髓核组织内的信号素3A mRNA表达。分离培养SD大鼠髓核细胞,传代至第3代时分3组培养:空白对照组常规培养48 h,退变组加入10 ng/mL白细胞介素1β干预48 h,退变+抑制剂组加入5μmol/L核因子κB信号通路特异性抑制剂BAY11-7082干预1 h后加入白细胞介素1β干预48 h。干预结束后,采用CCK-8法检测细胞活力,Annexin V/FITC染色法检测细胞凋亡,RT-qPCR检测细胞基质、血管、神经标志物及信号素3A的mRNA表达,Western blot检测标志蛋白、核因子κB信号通路蛋白p65及p-p65的蛋白表达。结果与结论:①RT-qPCR检测显示,人退变髓核组织内的信号素3A mRNA表达低于未退变髓核组织(P<0.05);②CCK-8检测与Annexin V/FITC染色显示,与空白对照组比较,退变组髓核细胞活力降低、凋亡率增加(P<0.05);与退变组比较,退变+抑制剂组髓核细胞活力升高、凋亡率降低(P<0.05);③RT-qPCR检测显示,与空白对照组比较,退变组Ⅱ型胶原蛋白、聚蛋白多糖、信号素3A的mRNA表达降低(P<0.05),CD31、神经丝蛋白200的mRNA表达升高(P<0.05);与退变组比较,退变+抑制剂组Ⅱ型胶原蛋白、聚蛋白多糖、信号素3A的mRNA表达升高(P<0.05),CD31、神经丝蛋白200的mRNA表达降低(P<0.05);④Western blot检测显示,与空白对照组比较,退变组Ⅱ型胶原蛋白、聚蛋白多糖、信号素3A的蛋白表达降低(P<0.05),CD31、神经丝蛋白200、p65及p-p65的蛋白表达升高(P<0.05);与退变组比较,退变+抑制剂组Ⅱ型胶原蛋白、聚蛋白多糖、信号素3A的蛋白表达升高(P<0.05),CD31、神经丝蛋白200、p65及p-p65的蛋白表达降低(P<0.05);⑤结果表明,白细胞介素1β通过激活核因子κB信号通路抑制信号素3A的表达,同时促进细胞外基质的降解和椎间盘内血管神经的长入,可能为椎间盘退变及相关盘源性腰痛的诱发因素之一。

关键词：白细胞介素1β 核因子κB信号通路信号素3A 椎间盘退变盘源性腰痛

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经皮内窥镜下椎间盘摘除联合富血小板血浆凝胶微球置入治疗腰椎间盘突出症的疗效观察

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中国脊柱脊髓杂志 2020年第11期30卷 1001-1006页

作者：杜薇丁宇崔洪鹏付本升李雯钟毓贤卢正操蒋强解放军总医院第六医学中心中医医学部骨伤科北京市100048

目的:分析经皮内窥镜下椎间盘摘除(percutaneous endoscopic lumbar discectomy,PELD)联合富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)凝胶微球置入治疗腰椎间盘突出症的安全性及有效性。方法:2017年2月~2018年2月选取腰椎间盘突出症患者40... 详细信息

目的:分析经皮内窥镜下椎间盘摘除(percutaneous endoscopic lumbar discectomy,PELD)联合富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)凝胶微球置入治疗腰椎间盘突出症的安全性及有效性。方法:2017年2月~2018年2月选取腰椎间盘突出症患者40例,随机分为观察组与对照组,每组20例,观察组男11例,女9例,年龄19~68岁(47.8±13.5岁),病程3~48个月(18.4±12.5个月);病变节段:L3/44例,L4/59例,L5/S17例;行PELD、PRP凝胶微球置入;对照组男10例,女10例,年龄27~62岁(45.9±10.5岁),病程5~54个月(21.9±13.4个月);病变节段:L3/43例,L4/511例,L5/S16例;行PELD。记录并比较两组患者治疗前、治疗后12个月及末次随访时的VAS评分、腰椎JOA评分及Oswestry功能障碍指数(ODI),在术前和末次随访时的腰椎X线片上测量手术椎间隙高度,MRI上评估手术椎间盘Pfirrmann分级情况。结果:两组患者术前一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。两组患者均获随访,随访时间22~27个月(24.2±1.9个月),随访期间均未出现严重不良反应及并发症。两组患者治疗前的VAS评分、JOA评分、ODI和椎间盘Pfirrmann分级均无显著性差异(P>0.05)。治疗后12个月和末次随访时与同组治疗前比较明显改善(P0.05)。末次随访时对照组椎间隙高度降低大于观察组,且差异有统计学意义(P=0.005);观察组椎间盘退变Pfirrmann分级与对照组比较差异有统计学意义(P=0.031)。结论:PELD联合PRP凝胶微球置入治疗腰椎间盘突出症安全有效,且可在一定程度上延缓椎间盘退变,促进椎间盘修复。

关键词：腰椎间盘突出症内窥镜下椎间盘切除术富血小板血浆微球微创手术

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考虑变形/侵蚀耦合的弹体横截面积理论模型

兵工学报 2024年第S1期45卷 97-104页

作者：徐恒威卢永刚李军润冯晓伟卢正操中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

弹体以中高速侵彻混凝土介质时,弹靶之间的高压作用导致弹体出现严重变形。同时,剧烈的摩擦作用使得弹体质量出现侵蚀,进一步导致侵彻性能显著下降。为深入研究中高速条件下弹体的侵彻行为,基于空穴膨胀理论和Alekseevskii-Tate模型,分... 详细信息

弹体以中高速侵彻混凝土介质时,弹靶之间的高压作用导致弹体出现严重变形。同时,剧烈的摩擦作用使得弹体质量出现侵蚀,进一步导致侵彻性能显著下降。为深入研究中高速条件下弹体的侵彻行为,基于空穴膨胀理论和Alekseevskii-Tate模型,分别获得侵彻模式转变时对应的临界速度。在此基础上,考虑中高速侵彻下弹体变形和质量侵蚀的耦合效应,进而构建中高速侵彻下弹体横截面积的理论模型。为验证理论模型的合理性及可靠性,与文献实验数据进行对比分析。实验结果表明:临界速度理论模型的预测结果与文献[6,11]实验数据吻合较好,证明了模型的准确性。中高速侵彻下弹体在变形、侵蚀效应的共同作用下,侵彻后横截面积随初始撞击速度近似呈指数增大。变形效应导致弹体镦粗,侵蚀效应使得弹体表面材料被逐渐剥落。

关键词：中高速侵彻弹体变形质量侵蚀临界侵彻速度横截面积

内镜下椎板开窗椎管减压术治疗脊髓型颈椎病临床疗效观察

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内镜下椎板开窗椎管减压术治疗脊髓型颈椎病临床疗效观察