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膝关节的生物力学性能简介(上)

中华骨科杂志 2006年第12期26卷 862-864页

作者：郑诚功黄昌弘魏鸿文张宗维台湾阳明大学医学工程研究所人工关节研发中心

人体关节的生物力学性能一直都是重要的科研课题之一,早期的研究多着重于正常关节的生物力学研究,然而考虑到关节老化或损伤的发生率日渐增加,严重者可能需要接受关节置换手术来恢复功能.因此,相关的生物力学研究逐渐着重在对关节元件... 详细信息

人体关节的生物力学性能一直都是重要的科研课题之一,早期的研究多着重于正常关节的生物力学研究,然而考虑到关节老化或损伤的发生率日渐增加,严重者可能需要接受关节置换手术来恢复功能.因此,相关的生物力学研究逐渐着重在对关节元件的研究。

关键词：生物力学性能人工膝关节科研课题人体关节正常关节关节老化恢复功能置换手术

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可降解骨螺钉强度衰减体外测试模式的建立

医用生物力学 2000年第3期15卷 129-134页

作者：魏鸿文蔡瑞莹郑成功台湾阳明大学医学工程研究所

目前可降解式固定器所面临最大的难题在于强度的大小及降解时间的维持。为了评估可降解式固定器的降解速率，可建立一套体外强度衰减测试模式，以评估材料的机械强度。然而文献报道的测试流程及方法并不一致。本研究参考国外文献的报道... 详细信息

目前可降解式固定器所面临最大的难题在于强度的大小及降解时间的维持。为了评估可降解式固定器的降解速率，可建立一套体外强度衰减测试模式，以评估材料的机械强度。然而文献报道的测试流程及方法并不一致。本研究参考国外文献的报道及ＡＳＴＭ相关标准，以二种不同材料制成的可降解骨螺钉为对象，建立一套可降解固定器的体外强度衰减测试模式。使用恒温水槽，提供回旋摇晃运动，使磷酸盐缓冲液（ＰＢＳ）与骨螺钉表面产生相对流动，ｐＨ值维持在７．４±０．２，温度控制在３７±２℃，在设定的时间点取出骨螺钉进行强度测试。采用剪力及三点弯曲测试，每次测试五根骨螺钉，以得到强度衰减与时间的关系、结果表明，ＰＬＬＡ骨螺钉在第６～７周时强度产生急速衰减，ＰＬＧＡ骨螺钉在第４周强度已几乎消失。通过本研究建立的体外强度衰减测试模式，可得到可降解骨螺钉机械强度随时间衰减的曲线。此套测试模式的建立可作为研发可降解固定器的体外测试评估及参考依据．

关键词：可降解骨螺钉体外测试力学测试骨折内固定术

基于受激增益与自发衰减的激发-探测显微技术

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红外与激光工程 2018年第6期47卷 56-61页

作者：何柏纬梁义志许哲伦德士柏高甫仁阳明大学生物医学暨工程学院生医光电研究所台湾台北11221

基于激发-探测显微技术研究受激增益与自发衰减现象。采用脉冲二极管激光器(λ_(pu)=635 nm作为激发光束)与锁模掺钛蓝宝石激光器(λ_(pr)=780 nm作为探测光束)。受激增益部分,发射光束在频率f_1被调制,利用光电二极管作为探测器(PDA 36... 详细信息

基于激发-探测显微技术研究受激增益与自发衰减现象。采用脉冲二极管激光器(λ_(pu)=635 nm作为激发光束)与锁模掺钛蓝宝石激光器(λ_(pr)=780 nm作为探测光束)。受激增益部分,发射光束在频率f_1被调制,利用光电二极管作为探测器(PDA 36A,Thorlabs),探测光被相应地解调来提取透射方向的信号;自发损耗部分,探测光束在频率f_2被调制,从探测荧光由光电倍增管以反射模式解调自发损耗信号。所有情形下使用高性能锁模放大器(HF2LI,Zurich Instruments)。锁模放大器的输出信号接着输入扫描单元的A/D通道用于图像重构。扫描速率设为频率500 Hz,与锁模放大器1.99 ms的时间常数相匹配。由解调荧光信号获取背景大大减少的荧光寿命和光学部分属于散粒噪声的图像。另外,此技术改善信噪比,提高类似多光子显微镜的穿透深度,无须昂贵的飞秒激光器。

关键词：激发探测显微术受激辐射锁模探测

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骨科生物力学的发展现况

中华创伤骨科杂志 2006年第2期8卷 101-104页

作者：郑诚功国立阳明大学医学工程研究所

近年来,骨科生物力学的相关议题在各领域持续发展,同时亦有许多令人振奋的新发现。由于时代变迁与设备的改良,骨科研究的范围变得相当广泛,议题有小至细胞的力学刺激响应,亦有大至肢体的动作分析。生物学与力学间的关系可谓是近来最热... 详细信息

近年来,骨科生物力学的相关议题在各领域持续发展,同时亦有许多令人振奋的新发现。由于时代变迁与设备的改良,骨科研究的范围变得相当广泛,议题有小至细胞的力学刺激响应,亦有大至肢体的动作分析。生物学与力学间的关系可谓是近来最热门的课题,而相关的新兴研究报告包含应用骨与软骨病理学的遗传基础探讨骨质疏松及退化性关节炎等常见的病症机制。其它热门探讨的骨骼肌肉相关议题包括组织工程、生物医学材料的应用、肌腱与韧带的修补、人工植入物以及显微组织的力学性质。此外,目前有许多跨领域的骨科相关研究议题,如以不同形态的力学环境刺激细胞,观察其生理变化及回应。而部分新的研究方法包括以计算机(如有限元素模型)模型的模式模拟显微构造(如松质骨架构)的力学机制及一些相对长期的活体研究。骨科生物力学是一门相当广泛的科学,其主要是促进临床手术技术、手术器械以及人工植入物的进步,如骨折固定模式、人工关节组件设计、义肢等方面均是骨科生物力学对于临床的主要贡献。

关键词：生物力学人工关节有限元素力学环

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红细胞专用去除白细胞过滤器的研发

中国输血杂志 2010年第10期23卷 771-774页

作者：林东灿黄宛榛罗仕锜张志升杨台鸿台湾大学医院检验医学部台湾大学医学院医学工程研究所

研究显示,许多相关的输血反应及输血后的感染疾病是由血液中的白细胞所引起的,为了降低输血治疗造成的不良反应及疾病感染,去除治疗用血制品中的白细胞含量是主要的目标;故本研究的目的在于应用与市售商品不同的材料,开发出高效能的红... 详细信息

研究显示,许多相关的输血反应及输血后的感染疾病是由血液中的白细胞所引起的,为了降低输血治疗造成的不良反应及疾病感染,去除治疗用血制品中的白细胞含量是主要的目标;故本研究的目的在于应用与市售商品不同的材料,开发出高效能的红细胞专用去除白细胞(简称去白)过滤器?首先,主要运用聚酯纤维(polyester fiber)辅之以聚丙烯无纺布(polypropylene nonwoven, PP-NW)来进行血液过滤的实验,并且对市售的3种红细胞专用去白过滤器做同样的功能性测试;接着将过滤后的血液以自动血细胞计数分析仪(automated haematologcell counting devices)进行血细胞的计数,换算出并比较本研究材料及3种市售滤白过滤器的过滤效能(efficiency);用扫描式电子显微镜(scanning electromicroscope, SEM)观察过滤后无纺布的微细构造,以及材料上血细胞的形态学变化?此外,为了确立过滤后血液的有效性及对人体的影响,未来将遵循IS10993 Part4有关血液与医疗器材交互作用及其测试方法的限制规定,做血液凝结?血小板和血液学相关的一系列血液检测,以印证本研究材料的适用性

关键词：白细胞过滤器聚酯纤维聚丙烯过滤效能血细胞形态学输血反应输血感染性疾病

台湾地区人工髋与膝关节首次置换与翻修术的对比分析

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中华关节外科杂志（电子版） 2009年第5期3卷 17-20页

作者：赖玉树郑诚功阳明大学骨科器械研发中心阳明大学医学工程研究所

目的探讨华人的人工髋与膝关节手术的置换与翻修术的分布情形。方法本研究通过1996～2004年台湾健康保险局数据库中人工髋与膝关节的手术资料共186084例,包括169310例首次置换以及16774例翻修手术的数据。结果因髋关节疾病而进行首次置... 详细信息

目的探讨华人的人工髋与膝关节手术的置换与翻修术的分布情形。方法本研究通过1996～2004年台湾健康保险局数据库中人工髋与膝关节的手术资料共186084例,包括169310例首次置换以及16774例翻修手术的数据。结果因髋关节疾病而进行首次置换的发生率较膝关节疾病稍高(2004年每十万人发生率为55.94比54.17)。全髋关节置换术在45～65岁年龄层最多占40%;半髋关节置换术在75岁以上年龄层占54%;全膝关节置换术在65岁以上年龄层占73%。首次人工髋与膝关节手术平均每年花费分别为3400万与3600万美金。结论本研究结果除了显示台湾每年人工髋与膝关节手术量以及翻修手术的数量逐年增加,也显示华人的关节适应证与好发年龄层与白种人是有所差异的。

关键词：关节成形术,置换,髋关节成形术,置换,膝关节置换注册中心

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锁骨接骨板预弯塑形的生物力学研究

医用生物力学 2018年第1期33卷 1-5页

作者：彭远来马新硕危紫翼杨展宗李梅霍尔凡朱保璋祁昕征王慧枝郑诚功北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191 台湾国立阳明大学医学工程系中国台北11221 北京纳通医学科技研究院北京100082

目的比较解剖型锁骨板与重建型锁骨板的生物力学特性,并探究预弯塑形及反复弯制对重建型锁骨板生物力学性能的影响,为临床治疗锁骨中段骨折提供生物力学依据。方法依据解剖型锁骨板的形状对重建型锁骨板分别进行1、2、3、5次弯制,通过... 详细信息

目的比较解剖型锁骨板与重建型锁骨板的生物力学特性,并探究预弯塑形及反复弯制对重建型锁骨板生物力学性能的影响,为临床治疗锁骨中段骨折提供生物力学依据。方法依据解剖型锁骨板的形状对重建型锁骨板分别进行1、2、3、5次弯制,通过静态压缩实验测试并比较各组试件的生物力学差异性。结果解剖型骨板固定刚度和强度显著优于重建型未弯制骨板。人工预弯1次后的重建型骨板与解剖型骨板间固定刚度和强度差异不明显。弯制对骨板力学性能有较大影响,且弯制1次后骨板固定刚度和强度明显提高。骨板仅弯制1次后再弯制会明显降低骨板的力学性能。结论与锁骨贴合度更高的解剖板和弯制1次的解剖型重建板与未塑形重建板相比,固定刚度和强度更佳。建议术者在使用重建型锁骨板进行骨折固定手术时,应根据患者锁骨解剖形态进行适当的预弯塑形,并尽量减少重复弯制次数,以维持骨板的刚度与强度。

关键词：解剖型锁骨板重建型锁骨板骨折预弯生物力学

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剪切应力诱导成骨相关基因表达的研究

中华创伤骨科杂志 2006年第10期8卷 911-913页

作者：李定宇郑诚功裘正健台湾阳明大学生物医学工程研究所

目的探讨剪切应力对成骨细胞基因表达的影响,以期将剪切应力应用于组织工程。方法给予成骨细胞剪切应力的刺激以观察细胞内信息传递的改变,并进一步研究成骨相关基因的表达。使用MG63细胞株进行体外培养,给予12 dynes/cm^2的剪切应力,用... 详细信息

目的探讨剪切应力对成骨细胞基因表达的影响,以期将剪切应力应用于组织工程。方法给予成骨细胞剪切应力的刺激以观察细胞内信息传递的改变,并进一步研究成骨相关基因的表达。使用MG63细胞株进行体外培养,给予12 dynes/cm^2的剪切应力,用Western blot观察信号转导分子的改变,包括促分裂原活化蛋白激酶[细胞外信号调节激酶、c-Jun氨基端激酶及P38]受到剪切应力后的情况,应用RT-PCR检测成骨相关基因COX-2,Egr-1,c-fos及骨桥蛋白的表达。结果剪切应力能促使MG63细胞内部的信号转导分子促分裂原活化蛋白激酶(细胞外信号调节激酶、c-Jun氨基端激酶及P38)磷酸化,进一步诱使成骨相关基因COX-2,Egr-1,c-fos及骨桥蛋白大量表达,此诱导表达可持续24h。结论剪切应力能启动成骨细胞内部的信息传递,进一步诱使成骨相关基因表达,此现象可以应用于组织工程．即应用剪切应力以体外培养的方式增加成骨细胞的生理活性。

关键词：成骨细胞剪切应力信息传导成骨相关基因

等离子表面改质技术提高人工关节抗磨损效能的实验研究

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中华关节外科杂志（电子版） 2009年第4期3卷 45-48页

作者：邱国评蔡文发艾启峰蔡瑞莹阳明大学医学工程研究所核能技术研究所物理部

目的利用等离子浸没注入技术（PIII）改质钛-铝-钒（Ti-6Al—4V）表面，探讨高温注入及后续退火处理的改性效果。方法将Ti-6Al—4V合金以氮气等离子注入，藉检测表面氮离子的分布、表面结构／粗糙度、材料晶体及摩擦系数等性质，以评估P... 详细信息

目的利用等离子浸没注入技术（PIII）改质钛-铝-钒（Ti-6Al—4V）表面，探讨高温注入及后续退火处理的改性效果。方法将Ti-6Al—4V合金以氮气等离子注入，藉检测表面氮离子的分布、表面结构／粗糙度、材料晶体及摩擦系数等性质，以评估PIII表面改性的效果。结果提高注入温度，表面氮注入层浓度的峰值呈轻度下降；渗透深度则略为上升。硬度与注入层厚度呈良好相关性，但在高温下注入，表面溅射将造成材料的粗化，摩擦系数上升。600—800℃间高温下退火处理，同样可达到提高注入深度及促使TiN及Ti2N晶体生成、提升硬度的效果，同时升温退火处理也会造成粗糙度的微幅上升。结论本研究藉表面物化性及力学性质的量测，初步发现Ti-6Al—4V于室温下以等离子浸没注入技术注入，并于700℃下经30min退火处理，可得到高硬度、低摩擦系数、耐磨损的适用于人工关节应用表面的技术。

关键词：等离子浸没注入技术注入温度退火温度摩擦