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基于MRI Slice-to-Volume 配准的无辐射颞颌关节动态运动追踪方法

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医用生物力学 2021年第S1期 102-102页

作者：蒋子昂王中正蔡宗远上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科上海交通大学生物医学工程学院上海交通大学数字医学教育部工程研究中心

目的精确的三维运动追踪对骨关节生物力学分析至关重要。本文提出一种基于MRI的颞颌关节追踪方法并对其精度进行验证,可对颞颌关节功能紊乱提供运动分析量化工具。方法招募1名受试者。首先,通过静态MRI扫描获得其下颌三维模型;再使用间...

目的精确的三维运动追踪对骨关节生物力学分析至关重要。本文提出一种基于MRI的颞颌关节追踪方法并对其精度进行验证,可对颞颌关节功能紊乱提供运动分析量化工具。方法招募1名受试者。首先,通过静态MRI扫描获得其下颌三维模型;再使用间距5 mm的双层断面采集开闭口运动的动态二维MRI影像。基于SVR算法将三维模型与二维影像配准,实现关节运动重构。在精准性验证中,受试者分别咬住3个不同尺寸的咬合垫,

关键词：

基于MRI Slice-O-Olume配准的无辐射颞颌关节动态运动追踪方法

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医用生物力学 2021年第S1期36卷 102-102页

作者：蒋子昂王中正蔡宗远上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科上海200011 上海交通大学生物医学工程学院上海200030 上海交通大学数字医学教育部工程研究中心上海200030

目的精确的三维运动追踪对骨关节生物力学分析至关重要。本文提出一种基于MRI的颞颌关节追踪方法并对其精度进行验证,可对颞颌关节功能紊乱提供运动分析量化工具。方法招募1名受试者。首先,通过静态MRI扫描获得其下颌三维模型;再使用间... 详细信息

关键词：颞颌关节追踪方法开闭口运动 MRI扫描 MRI影像三维模型三维运动影像配准

前叉韧带止点的解剖变异对其动态内力的影响——基于动态双平面X光追踪的膝关节韧带模型仿真

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医用生物力学 2021年第S1期36卷 460-460页

作者：王雨凡王聪蒋子昂蔡宗远上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科上海200011 上海交通大学生物医学工程学院上海200230

目的人体主动功能运动时的韧带内力定量是运动生物力学追求的圣杯,但难以直接测量。传统动作分析受制于数十毫米软组织误差,而动态双平面X光追踪骨骼运动可达到1 mm与1°精度。开发一套基于双平面的膝关节韧带仿真模型,并分析ACL韧带股... 详细信息

目的人体主动功能运动时的韧带内力定量是运动生物力学追求的圣杯,但难以直接测量。传统动作分析受制于数十毫米软组织误差,而动态双平面X光追踪骨骼运动可达到1 mm与1°精度。开发一套基于双平面的膝关节韧带仿真模型,并分析ACL韧带股骨止点解剖变异对运动时韧带内力的影响,为ACL的损伤预防与重建提供参考。方法建立1名健康男性(25岁,BMI 23.8 kg/m^(2))的下肢模型,并根据CT建模的解剖足印建立膝关节9根韧带模型。

关键词：解剖变异双平面膝关节韧带损伤预防韧带止点运动生物力学动作分析 ACL

一种新型的脊柱骨骼肌仿生测试平台的开发与验证

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医用生物力学 2024年第S01期39卷 12-12页

作者：赵杰杨洋洋梁智豪陈辰蔡宗远上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科上海200011 上海交通大学生物医学工程学院上海200030

目的开发模拟骨骼肌主动加载的脊柱离体力学测试平台,并通过大动物样本测试验证该平台的适用性。方法平台包括仿生加载和数据收集两个模块。加载模块包括电机驱动的主动肌和弹簧阻尼系统模拟的被动肌两个部分;数据收集模块由光学运动捕... 详细信息

目的开发模拟骨骼肌主动加载的脊柱离体力学测试平台,并通过大动物样本测试验证该平台的适用性。方法平台包括仿生加载和数据收集两个模块。加载模块包括电机驱动的主动肌和弹簧阻尼系统模拟的被动肌两个部分;数据收集模块由光学运动捕捉系统(Mo Cap)、间盘压力测试系统(IDPT)和全场应变测试系统(DIC)构成。通过动/定滑轮变向,主动肌模块通过串联测力计的钢索与主动肌起点相连,被动肌以类似方式连接到弹簧阻尼系统。以猪腰椎(L3~5)为对象,对屈曲动作进行验证测试。主动肌(腹直肌左右两束)的加载速度为5 mm/s,当肌力达到50±3 N时停止。记录样本3D运动学用于模型验证,收集并分析间盘的间盘压力和表面应变。结果单束主动肌(腹直肌)和被动肌(竖脊肌)肌测量值为49.8±0.1 N和75.5±0.6 N。此时L3~4、L4~5平均活动度分别为6.7°±1.3°、5.1°±0.9°。间盘的静态压力为178.6±24.0 k Pa(L3~4)和156.3±12.2 k Pa(L4~5),屈曲时平均增加分别为34.0%和35.0%。L3~4、L4~5间盘最大表面应变为60.0±16.6με和67.6±16.3με。结论该平台施载误差为0.4%,基于该测试方案猪腰椎活动度与人的腰椎活动度水平相当,且该平台能直接测量间盘压力、间盘应变,在脊柱力学测试中具有广泛的应用前景。

关键词：腹直肌主动肌数据收集竖脊肌静态压力加载速度力学测试骨骼肌

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内侧单髁膝关节置换术可影响前交叉韧带功能

医用生物力学 2021年第S1期36卷 226-226页

作者：郑楠戴慧勇邹第洋王琪蔡宗远上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科上海200011 上海交通大学生物医学工程学院上海200030 上海交通大学数字医学教育部工程研究中心上海200030 上海市第六人民医院骨科上海200233

目的定量单髁膝关节置换术(UKA)后弓步运动时前交叉韧带(ACL)在体长度,并分析ACL长度与前后向、内外旋稳定性的关系。方法共招募7名单膝内侧UKA植入受试者,平均随访时间(7.0±1.7)月。受试者接受CT扫描,获得骨与假体3D模型,根据解剖位... 详细信息

目的定量单髁膝关节置换术(UKA)后弓步运动时前交叉韧带(ACL)在体长度,并分析ACL长度与前后向、内外旋稳定性的关系。方法共招募7名单膝内侧UKA植入受试者,平均随访时间(7.0±1.7)月。受试者接受CT扫描,获得骨与假体3D模型,根据解剖位置标记ACL前内束与后外束的起止点。以动态双平面X光成像系统拍摄受试者弓步运动时膝关节2D动态影像,在定制程序中完成2D-3D配准,计算股骨前后向位移与胫骨内外旋。以最短包绕路径法计算前内、后外束长度。

关键词：前交叉韧带单髁膝关节置换术起止点双平面动态影像 3D模型解剖位置 CT扫描

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个性化短柄假体植入股骨近端的稳定效应研究

医用生物力学 2021年第S1期36卷 224-224页

作者：蒋子昂程荣山余波王燎蔡宗远上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科上海200011 上海交通大学生物医学工程学院上海200030 上海交通大学数字医学教育部工程研究中心上海200030

目的髋关节假体的个性化短柄设计及表面粗糙度都被认为是影响植入效果的重要因素。通过体外实验观察不同粗糙度的个性化短柄假体在植入后的生物力学效应。方法采用已验证的个性化定制方法,设计光滑实体柄与电子束熔炼处理的涂层柄假体... 详细信息

目的髋关节假体的个性化短柄设计及表面粗糙度都被认为是影响植入效果的重要因素。通过体外实验观察不同粗糙度的个性化短柄假体在植入后的生物力学效应。方法采用已验证的个性化定制方法,设计光滑实体柄与电子束熔炼处理的涂层柄假体各两组。植入人工骨模拟髋关节置换术后,扫描CT观察植入情况。施加2300 N载荷模拟人体重量。

关键词：髋关节假体股骨近端髋关节置换术后个性化定制电子束熔炼短柄假体人工骨体外实验

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导线电压对电气几何模型的雷电击距的影响

南方电网技术 2007年第1期1卷 14-19页

作者：何金良赵杰 M.Nayel 蔡宗远清华大学电力系统国家重点实验室北京100084 南方电网技术研究中心广东广州510623

使用击距描述的电气几何模型广泛用于输电线路的雷电绕击分析。由于没有考虑导线工作电压的影响,导致其分析超高压及特高压输电线路的雷电绕击概率与实际运行数据存在一定的偏差。本文采用基于电磁场理论和模拟电荷法的雷电先导发展模... 详细信息

使用击距描述的电气几何模型广泛用于输电线路的雷电绕击分析。由于没有考虑导线工作电压的影响,导致其分析超高压及特高压输电线路的雷电绕击概率与实际运行数据存在一定的偏差。本文采用基于电磁场理论和模拟电荷法的雷电先导发展模型模拟向下发展的雷电先导的发展过程,分析了雷电击距与雷电流、导体高度和导体电压之间的关系,提出了考虑工作电压后水平导体雷电击距的修正方法。

关键词：电磁场理论模拟电荷法电气几何模型水平导线雷电先导击距

内侧单髁膝关节置换术可影响外侧间室接触模式

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医用生物力学 2021年第S1期36卷 480-480页

目的分析内侧单髁膝关节置换术(UKA)后弓步运动时外侧间室在体接触模式,并且对比UKA与正常膝关节接触运动学差异。方法共招募7名单膝内侧UKA(Stryker公司,美国)植入受试者[2男,5女,年龄(66.0±6.7)岁,BMI(28.0±2.7)kg/m^(2)]。受试者接... 详细信息

目的分析内侧单髁膝关节置换术(UKA)后弓步运动时外侧间室在体接触模式,并且对比UKA与正常膝关节接触运动学差异。方法共招募7名单膝内侧UKA(Stryker公司,美国)植入受试者[2男,5女,年龄(66.0±6.7)岁,BMI(28.0±2.7)kg/m^(2)]。受试者接受CT扫描,获得骨与假体3D模型。

关键词：接触模式单髁膝关节置换术 3D模型 CT扫描受试者运动学膝内侧

单髁膝关节置换术后髌股关节表现出更大的内旋、内翻和内侧脱位

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医用生物力学 2024年第S01期39卷 599-599页

作者：谷天蕴郑楠邹第洋王琦蔡宗远上海交通大学生物医学工程学院 MED-X研究院上海200244 上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科上海200233 数字医学教育部工程研究中心上海200244 上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科上海市骨科植入物重点实验室3D打印技术临床转化研发中心上海200011

目的单髁膝关节置换是一种仅替换膝关节受损单髁的新兴手术,但存在术后膝前痛的并发症,高达48%的UKA患者在术后两年出现症状。膝前痛是髌股关节病变的常见表现之一。髌股关节由股骨与髌骨组成,主要功能是利于髌骨在髁间窝内的运动。然而... 详细信息

目的单髁膝关节置换是一种仅替换膝关节受损单髁的新兴手术,但存在术后膝前痛的并发症,高达48%的UKA患者在术后两年出现症状。膝前痛是髌股关节病变的常见表现之一。髌股关节由股骨与髌骨组成,主要功能是利于髌骨在髁间窝内的运动。然而,目前针对UKA术后髌股关节的研究多采用静态X射线平片,无法体现动态髌股关节功能。方法本研究纳入13名在上海交通大学医学院附属第六人民医院单侧膝关节接受UKA的患者,建立3D模型、DFIS扫描获得动态2D影像,配准获得4D运动分析模型,获得UKA对不同功能运动下髌股关节运动特征的影响。结果(1)UKA术后患侧髌骨在站立位的初始位置较正常侧髌骨更靠内侧(+2.80 mm),在屈曲角度增大的过程中继续内移持续到48°。(2)在屈曲过程中UKA术后患侧的髌骨存在更明显内翻(+5.02°)。(3)随着屈曲角度增大,UKA术后患侧的髌骨表现出更明显内旋(+2.20°)。结论UKA术后患侧髌骨的明显前移可能导致与股骨的接触减少,髌股关节应力增大,引起软骨退变和疼痛。髌骨前移可能造成髌腱的不自然伸长,影响其固定膝关节的生理功能,间接造成膝前痛。并意味着髌骨运动轨迹的异常,进一步造成软骨磨损。因此,医生在进行UKA的过程中可以考虑将髌骨向外侧摆放,同时注意适当外旋和外翻。

关键词：髌股关节第六人民医院内翻站立位膝前痛 X射线平片外旋软骨磨损