厚度測(cè)量
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厚度測(cè)量范文第1篇
關(guān)鍵詞：橡膠樹(shù)；容柵原理；樹(shù)皮厚度；精度分析
中圖分類(lèi)號(hào)：TP212.9；S794.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）15-3756-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2015.15.046
Abstract： Based on capacitive principle，a set of intelligent rubber tree bark thickness measuring instrument was designed， and through the measurement test of rubber tree bark thickness， the numerical difference of standard deviation and variation were obtained. Results showed that compared with the traditional measurement method， the efficiency of the intelligent rubber tree bark thickness measuring instrument increased by 17～19 times， with the characteristics of portability， low cost， high precision， good stability and so on， which will play a pioneer role in the field of ecological instrument measuring thickness of the bark of rubber trees in China.
Key words： rubber tree； capacitive principle； bark thickness； accuracy analysis
天然橡膠兼具農(nóng)業(yè)與資源屬性，是四大基礎(chǔ)工業(yè)原料中惟一的可再生資源，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域[1]。橡膠樹(shù)經(jīng)濟(jì)壽命的長(zhǎng)短主要取決于割膠的耗皮量，沒(méi)有樹(shù)皮，橡膠樹(shù)就失去了特有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]，橡膠樹(shù)樹(shù)皮厚度不僅能夠預(yù)測(cè)病蟲(chóng)危害、樹(shù)木生長(zhǎng)和遺傳變異等情況，還能夠評(píng)估出樹(shù)皮中經(jīng)濟(jì)成分的含量[3]，并對(duì)割膠過(guò)程進(jìn)行充分的指導(dǎo)[4]。因此，對(duì)橡膠樹(shù)樹(shù)皮及樹(shù)皮厚度進(jìn)行研究意義重大。
目前，國(guó)內(nèi)對(duì)樹(shù)皮厚度的測(cè)量仍然處于基礎(chǔ)階段，即用刀切出一塊樹(shù)皮，然后采用鋼尺或游標(biāo)卡尺進(jìn)行直接測(cè)量的方法。該測(cè)量方法不僅效率低，而且對(duì)樹(shù)皮損傷較嚴(yán)重，同時(shí)不同的測(cè)量人員切取的樹(shù)皮區(qū)域存在一定的差異，因而人為因素易造成同一部位測(cè)量的樹(shù)皮厚度值有較大的誤差。國(guó)際上只有瑞典研發(fā)了一款樹(shù)皮厚度測(cè)量器，其價(jià)格高，量程0～50 mm，而且該測(cè)量器仍處于機(jī)械讀數(shù)階段，讀數(shù)慢，效率低，同時(shí)讀數(shù)存在主觀誤差，這些問(wèn)題使得測(cè)量器的推廣受到了限制[5]。綜合考慮以上原因，研發(fā)了一種便攜式、高效、成本低、精度高的電子測(cè)量?jī)x，且價(jià)格低廉。
1 測(cè)量?jī)x基本工作原理
1.1 容柵傳感器
容柵式傳感器是在變面積型電容式傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型傳感器。它同時(shí)具有多極電容帶來(lái)的平均效應(yīng)與電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)，并且采用閉環(huán)反饋式等測(cè)量電路，從而降低了寄生電容的影響，提高了抗干擾能力及測(cè)量精度。它與光柵、感應(yīng)同步器等其他數(shù)字式位移傳感器相比，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度和分辨率高、測(cè)量速度快、功耗小、成本低、對(duì)使用環(huán)境要求不高等優(yōu)點(diǎn)，因此在電子測(cè)量技術(shù)中占有十分重要的地位。
1.2 容柵傳感器測(cè)長(zhǎng)基本原理
容柵位移傳感器與電容兩極板之間的間隙d和介電常數(shù)ε有關(guān)，其原理為在一定的條件下，電容變化量ΔC的大小與耦合面積變化量Δs呈正比，即ΔC=（ε×Δs）/d。另外，容柵位移傳感器又可分為長(zhǎng)容柵位移傳感器和圓容柵角位移傳感器。本設(shè)計(jì)所涉及的是長(zhǎng)容柵位移傳感器。
2 智能測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)
2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖1、圖2和圖3所示，分別為設(shè)計(jì)的橡膠樹(shù)樹(shù)皮厚度測(cè)量?jī)x的主視圖、俯視圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，包括插刀刀片2、鎖緊螺釘3、插刀固定部件4、彈簧9、位置限制叉1、顯示部件8、塑料手柄6、多功能按鍵5等。其中插刀刀片2插入到插刀固定部件4的槽中，通過(guò)鎖緊螺釘3進(jìn)行固定；顯示部件8安裝在插刀固定部件4上，并且在插刀固定部件4的中部?jī)蓚?cè)有限位突起11，彈簧9纏繞在固定部件4的尾部上，且插刀固定部件4的端部與手柄6相連；限位叉1緊貼插刀柄4，且其尾部插入彈簧9的內(nèi)部，限位叉上設(shè)有插刀刀片2，并設(shè)有限位擋塊10；其中，插刀固定部件4、限位叉1的后半部及顯示部件8、彈簧9等均在手柄6的內(nèi)部。另外，插刀柄4上設(shè)有定柵，限位叉1上設(shè)有動(dòng)?xùn)拧?/p>
2.2 部件設(shè)計(jì)及功能分析
1）手柄。手柄的前端安有透明顯示窗口，多功能按鍵設(shè)置在手柄中部，尾部設(shè)有端蓋。手柄采用符合人體工程力學(xué)的造型，使用更為舒適。材質(zhì)為工程塑料，表面涂有樹(shù)脂材料，手接觸的地方設(shè)置有凸點(diǎn)，進(jìn)一步防止打滑，便于操作。
2）顯示部件。顯示部件由集成電路、傳感器、介電層、顯示屏等組成，并連接有多功能按鍵。其中，集成電路設(shè)計(jì)有示數(shù)鎖定、自動(dòng)關(guān)機(jī)等功能。
3）多功能按鍵。開(kāi)關(guān)機(jī)、零點(diǎn)校正等功能均可通過(guò)多功能按鍵實(shí)現(xiàn)。在測(cè)量裝置關(guān)機(jī)時(shí)，輕按一下則開(kāi)機(jī)；在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下，長(zhǎng)按按鍵則啟動(dòng)零點(diǎn)校正功能，短按一下則關(guān)閉測(cè)量裝置。
4）位置限制叉（圖4）。叉上設(shè)有插刀刀片，整體緊貼插刀固定部件，尾部插入在彈簧內(nèi)，并設(shè)置有限位突起。
2.3 操作分析
啟動(dòng)：輕按按鍵，裝置自動(dòng)開(kāi)機(jī)。
測(cè)量：用手握住手柄，將插刀插入樹(shù)皮，鋒利的插刀可以將樹(shù)皮刺穿，而位置限制叉則被樹(shù)皮阻擋在外部，絕對(duì)位置不變。在插入樹(shù)皮的過(guò)程中，位置限制叉向后滑動(dòng)從而壓縮彈簧，當(dāng)插刀插入到木質(zhì)層時(shí)，因木質(zhì)層具有較高的硬度而無(wú)法繼續(xù)刺入，對(duì)彈簧的壓縮因而停止。拔出插刀，便可在顯示屏上讀出示數(shù)。顯示示數(shù)將鎖定5 s以方便讀數(shù)，隨后自動(dòng)清零以便下一次測(cè)量。另外，該裝置如果超過(guò)1 min未進(jìn)行新的測(cè)量或零點(diǎn)校正操作，則儀器自動(dòng)關(guān)機(jī)。
零點(diǎn)校正：為消除裝置間隙以及刀片的長(zhǎng)度引起的測(cè)量誤差，在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下用手握住手柄，將位置限制叉在硬質(zhì)平面上壓下，直到插刀刀片與平面接觸，長(zhǎng)按多功能按鍵，系統(tǒng)將記錄此時(shí)位置限制叉與插刀固定部件的相對(duì)位置并設(shè)置為零，即可完成校正。
3 測(cè)量?jī)x的測(cè)量及數(shù)據(jù)分析
為了對(duì)該儀器進(jìn)行較準(zhǔn)確的精度、準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性分析，將該裝置與目前普遍使用的精度最高的游標(biāo)卡尺測(cè)量法進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。根據(jù)不同年齡橡膠樹(shù)的樹(shù)皮硬度及厚度的差異，分別選取了橡膠樹(shù)1、2、3作為試驗(yàn)對(duì)象。選取該3棵橡膠樹(shù)距離地面1 m處10 mm×10 mm的方形平整區(qū)域作為測(cè)量范圍，20次重復(fù)取平均值。為避免主觀因素的影響，由同一個(gè)試驗(yàn)員進(jìn)行3棵橡膠樹(shù)的樹(shù)皮厚度測(cè)量和讀數(shù)，兩種方法測(cè)得的數(shù)據(jù)如表1所示。
從表1可知，每一棵樹(shù)由設(shè)計(jì)電子厚度測(cè)量?jī)x所測(cè)得的樹(shù)皮厚度的標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于游標(biāo)卡尺所測(cè)數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，其偏離平均值就越少。另外，3次試驗(yàn)中，游標(biāo)卡尺測(cè)出數(shù)據(jù)的方差分別為電子厚度測(cè)量?jī)x測(cè)得的7.9、3.1、3.6倍，在充分利用試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)估計(jì)試驗(yàn)誤差的情況下可判斷，電子厚度測(cè)量?jī)x的精度明顯高于游標(biāo)卡尺測(cè)量法。游標(biāo)卡尺測(cè)出數(shù)據(jù)的極差分別為電子厚度測(cè)量?jī)x的2.4、1.8、1.6倍，因此電子厚度測(cè)量?jī)x作為分散性數(shù)據(jù)的測(cè)量?jī)x器具有很高的穩(wěn)定性。經(jīng)電子厚度測(cè)量?jī)x測(cè)量的數(shù)據(jù)變異系數(shù)均小于經(jīng)游標(biāo)卡尺測(cè)量得出數(shù)據(jù)的變異系數(shù)，進(jìn)一步說(shuō)明前者數(shù)據(jù)精密度好于后者。
3棵樹(shù)兩種測(cè)量方法所得結(jié)果的散點(diǎn)分布圖見(jiàn)圖5、圖6和圖7。
由圖5、圖6、圖7顯示的數(shù)據(jù)變動(dòng)幅度可以得出，經(jīng)電子厚度測(cè)量?jī)x測(cè)量的數(shù)據(jù)上下波動(dòng)幅度較游標(biāo)卡尺測(cè)量所得的數(shù)據(jù)小。另外，相對(duì)于中心點(diǎn)的分布情況，數(shù)據(jù)集中度較好，并不發(fā)生很尖銳的變動(dòng)。電子厚度測(cè)量?jī)x測(cè)量數(shù)據(jù)的彼此符合程度明顯優(yōu)于游標(biāo)卡尺所測(cè)數(shù)據(jù)，因此有更高的精密度，能反映重復(fù)分析測(cè)定均一樣品所獲得的測(cè)定值之間的較高的一致性程度。
該橡膠樹(shù)樹(shù)皮電子厚度測(cè)量?jī)x大大提高了測(cè)量效率，在滿(mǎn)足測(cè)量要求的前提下，統(tǒng)計(jì)了兩種測(cè)量?jī)x器一次工作所需的時(shí)間并分別計(jì)算其效率。樹(shù)皮厚度測(cè)量?jī)x只需將插刀插入樹(shù)干即可測(cè)量樹(shù)皮厚度，統(tǒng)計(jì)該儀器對(duì)每種樹(shù)進(jìn)行測(cè)試所需時(shí)間；而游標(biāo)卡尺測(cè)量需要鑿開(kāi)樹(shù)皮進(jìn)行測(cè)量，對(duì)每棵樹(shù)則進(jìn)行一次測(cè)量。其測(cè)量時(shí)間結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，橡膠樹(shù)樹(shù)皮電子厚度測(cè)量?jī)x的測(cè)量時(shí)間遠(yuǎn)短于傳統(tǒng)游標(biāo)卡尺的測(cè)量時(shí)間，其效率是游標(biāo)卡尺測(cè)量法的17～19倍。
4 小結(jié)
基于對(duì)容柵技術(shù)的測(cè)長(zhǎng)位移傳感器的研究和橡膠樹(shù)皮厚度的物理特性分析，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的橡膠樹(shù)樹(shù)皮電子厚度測(cè)量?jī)x。測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果表明，橡膠樹(shù)樹(shù)皮電子厚度測(cè)量?jī)x的精密度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)電子游標(biāo)卡尺測(cè)量法，且變異系數(shù)均小于傳統(tǒng)的卡尺測(cè)量，效率是游標(biāo)卡尺的17～19倍，采用本設(shè)計(jì)的橡膠樹(shù)樹(shù)皮厚度儀在測(cè)量精密度、穩(wěn)定性、效率等方面均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)測(cè)量方法。該測(cè)量?jī)x不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶，而且成本低、易操作、使用方便，測(cè)量樹(shù)皮厚度迅速準(zhǔn)確，測(cè)量方法便捷，測(cè)量結(jié)果顯示直觀，將對(duì)中國(guó)生態(tài)儀器的研究有著重要的推進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn)：
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厚度測(cè)量范文第2篇
Zhang Kaiju
（南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 211188）
（Nanjing Communications Institute of Technology，Nanjing 211188，China）
摘要：高分辨率X射線衍射具有不損傷樣品，無(wú)污染、高精度等優(yōu)點(diǎn)，能夠得到有關(guān)晶體的完整信息，是研究薄膜性質(zhì)的重要手段之一。本文采用高分辨X射線衍射得到InGaN/GaN樣品的ω/2θ掃描圖和倒易空間圖，研究InGaN/GaN樣品的應(yīng)變和組分、InGaN/GaN多量子阱的平均組分級(jí)厚度周期。從倒易空間圖像得出的晶格常數(shù)與由002面和105面搖擺曲線所計(jì)算出的晶格常數(shù)相比較，垂直晶格常數(shù)符合得很好，而水平方向的晶格常數(shù)則有較大的差別，可以認(rèn)為從倒易空間圖像中得出的晶格常數(shù)更為準(zhǔn)確。
Abstract: High-resolution X-ray diffraction has many advantages, such as, no damage to the sample, non-polluting, high-precision, etc., and it can get complete information about the crystal and is an important means to study the nature of film. This paper uses high-resolution X-ray diffraction to get the ω/2θ scan and reciprocal space maps of InGaN / GaN samples of InGaN / GaN sample and study the components and contingency of InGaN / GaN sample and the average group grading thickness period of InGaN / GaN multi-quantum well. Compared to the crystallographic lattice constant got from the reciprocal space images and 002 and 105 rocking curves, it is well agree with the vertical crystallographic lattice constant, but the horizontal crystallographic lattice constant has greater the difference, so we can consider that the crystallographic lattice constant from the reciprocal space image is more accurate.
關(guān)鍵詞：X射線衍射 InGaN 量子阱 倒易空間圖
Key words: X-ray diffraction；InGaN；quantum well；reciprocal space map
中圖分類(lèi)號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）32-0155-03
0引言
以GaN為代表的Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體材料主要有AlN、GaN、InN及其三元、四元合金，通過(guò)調(diào)整合金的組分，可以獲得InN的0.7eV到GaN的3.4eV到AlN的6.2eV的連續(xù)可調(diào)能隙，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)覆蓋了整個(gè)可見(jiàn)光范圍。此外，以GaN為代表的Ⅲ族氮化物還具有高熱導(dǎo)率、高電子飽和速度、強(qiáng)擊穿電場(chǎng)以及物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)良性質(zhì)。GaN材料的優(yōu)異特性使其在光電器件、大功率、高溫、高頻電子器件等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景[1-6]。2002年，InN單晶薄膜的帶隙寬度被發(fā)現(xiàn)為0.7eV[7]，而非此前認(rèn)為的1.9eV，由于InGaN合金可以覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光波段，在探測(cè)以及高轉(zhuǎn)換率太陽(yáng)能電池器件上有著巨大的應(yīng)用前景。GaN和InGaN兩種材料間的晶格失配以及不同的熱膨脹系數(shù)會(huì)引起異質(zhì)結(jié)中的應(yīng)變，影響器件的性質(zhì)，在InGaN生長(zhǎng)過(guò)程中In的飽和蒸汽分壓較大，導(dǎo)致In組分的實(shí)際值與設(shè)計(jì)值之間有較大差別，因此，對(duì)InGaN/GaN材料應(yīng)變的研究以及In組分及應(yīng)變的測(cè)量十分必要。
1高分辨率X射線衍射原理
X射線衍射在近代科學(xué)研究中起著重要的作用。基于硅，硅-鍺，III-V和II-VI化合物的絕大部分半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，是在襯底上外延生長(zhǎng)的，這些薄層中的許多信息如外延層厚度、晶格常數(shù)、組分、應(yīng)變等，可以通過(guò)高分辨光路測(cè)量搖擺曲線和倒易空間圖得到。
圖1為X射線衍射的實(shí)空間示意圖，K1為入射光波矢、K2為散射光波矢。假設(shè)散射是彈性的，則兩個(gè)波長(zhǎng)相等，K1=K2=2?仔/?姿，?姿為X射線在真空中傳播的波長(zhǎng)。對(duì)于給定的波長(zhǎng)，X光散射強(qiáng)度可以表示成散射矢量的函數(shù)，散射矢量定義為Q=K2-K1。如果樣品是橫向均勻的，散射僅僅作用在入射平面內(nèi)，考慮x方向和z方向的分量。通過(guò)X射線衍射倒易空間圖像，能夠獲得更加豐富的有關(guān)材料的信息。根據(jù)Bragg定律，在倒易空間中Edward球在同倒易點(diǎn)的相交處可以產(chǎn)生Bragg衍射。通過(guò)高分辨率X射線衍射可以得到衍射晶面的二維倒易空間圖像，ω、2θ與倒空間散射矢量之間的關(guān)系為：
Qx=■[cosω-cos（2θ-ω）]（1）
Qz=■[sinω+sin（2θ-ω）] （2）
倒易空間圖像可以用來(lái)分析晶體材料的應(yīng)變、應(yīng)力、晶面效應(yīng)及晶向效應(yīng)。對(duì)于實(shí)際生長(zhǎng)的晶體材料，由于受晶格匹配、生長(zhǎng)溫度等問(wèn)題的影響，必然會(huì)有應(yīng)力存在，從而導(dǎo)致晶格形變。根據(jù)布拉格定律，無(wú)形變晶格任何一個(gè)晶面的衍射強(qiáng)度極大值只能夠在一點(diǎn)取得。當(dāng)外延層和襯底之間存在應(yīng)力，整個(gè)外延層就會(huì)彎曲。晶面彎曲時(shí)，其衍射強(qiáng)度極大值可以在一個(gè)范圍內(nèi)取得，當(dāng)對(duì)彎曲的晶面進(jìn)行X射線衍射掃描時(shí)，衍射就會(huì)發(fā)生在一定的范圍內(nèi)，即衍射峰會(huì)沿ω方向展寬。如果外延層還存在一定的晶面間距的變化梯度，那么當(dāng)在ω和ω/2θ方向晶向X射線掃描時(shí)，衍射線不僅在ω方向上展寬，在ω/2θ方向也有展寬。
圖2 是X射線對(duì)稱(chēng)衍射外延層和襯底的二維倒易空間格點(diǎn)（RLP）分布示意圖。圖中Qx方向平行于襯底表面，Qz方向垂直于襯底表面，中間的黑點(diǎn)表示襯底的倒易點(diǎn)，下面的點(diǎn)表示壓應(yīng)變材料的倒易點(diǎn)，上面的點(diǎn)表示張應(yīng)變的倒易點(diǎn)。如果材料由于位錯(cuò)產(chǎn)生mosaic結(jié)構(gòu)，那么外延層的倒易點(diǎn)將沿著Qx方向展寬，它的寬度反應(yīng)了晶體晶向取向的雜亂程度。如果外延層在垂直方向上存在應(yīng)變梯度，那么外延層的倒易點(diǎn)將沿著Qz方向展寬。α和β是由于偏向角或者位錯(cuò)導(dǎo)致外延層與襯底表面傾斜所致。
圖3是X射線非對(duì)稱(chēng)衍射外延層和襯底的二維倒易空間格點(diǎn)（RLP）分布示意圖。如果外延材料完全應(yīng)變，襯底和外延層在水平面內(nèi)的晶格常數(shù)相同，則襯底R(shí)LP和外延材料RLP垂直于Qx，外延層RLP位于A點(diǎn)；如果外延材料完全弛豫，外延層在水平方向和垂直方向的晶格常數(shù)為其實(shí)際的體晶格常數(shù)，則襯底的RLP和外延層的RLP都沿著[105]方向，外延層位于B點(diǎn)；如果外延層部分弛豫，則外延層RLP將沿著直線AB分布，AB為弛豫線，表征外延材料弛豫度。
采用X射線衍射的方法能夠測(cè)量出晶體的晶格常數(shù)，但是對(duì)于三元合金，晶格常數(shù)同時(shí)受到組分和應(yīng)變兩種因素的影響。運(yùn)用弛豫線模型能夠很好地將這兩者區(qū)分開(kāi)。
外延材料弛豫度可以用參數(shù)R表征：
R（x）=■
其中a（L）、a0（L）分別是對(duì)應(yīng)于給定組分的測(cè)量外延層面內(nèi)晶格常數(shù)和完全弛豫時(shí)的外延層面內(nèi)晶格常數(shù)，a0（S）是襯底的面內(nèi)晶格常數(shù)。
如圖4所示，如果外延材料完全應(yīng)變，則R=0，襯底R(shí)LP和外延材料RLP垂直于Qx，如果外延材料完全弛豫，則R=1，襯底的RLP和外延層的RLP都沿著晶面方向。對(duì)應(yīng)于不同組分的外延層，其RLP在倒易空間中對(duì)應(yīng)于不同的倒空間矢量。因此，二維倒易空間圖像能夠有效的區(qū)分組分和應(yīng)變對(duì)材料的影響。
在六方晶系中，晶格常數(shù)和倒易空間矢量之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
c=■，a=■■（3）
在雙軸應(yīng)變條件下：
εzz=■，εxx=■ （4）
a■■、c■■分別表示樣品完全弛豫時(shí)水平方向和垂直方向的晶格常數(shù)，下標(biāo)為0表示完全弛豫。在許多應(yīng)用場(chǎng)合，InGaN的晶格常數(shù)時(shí)常被假設(shè)為與組分x成線性關(guān)系，即
a0■=xa■■+（1-x）a■■，c0■=xc■■+（1-x）c■■（5）
εzz=-■（εxx+εyy）=νεxx（6）
其中ν=2?■，Cij（x）是彈性系數(shù)，可以通過(guò)插值法求得。
在圖4中tanα（x）=■，Q0x，Q0z對(duì)應(yīng)于完全弛豫時(shí)的倒空間矢量，Qx，Qz對(duì)應(yīng)于存在應(yīng)變時(shí)的倒空間矢量。?漬是所考慮晶面（hkl）與樣品表面的夾角，在六方晶系中tan?漬=■■。根據(jù)以上公式，可以得出νtanα（x）=tan?漬。
在已知組分的情況下，可以利用弛豫線模型，求方程的泊松比。當(dāng)InGaN外延層在GaN襯底上生長(zhǎng)時(shí)，開(kāi)始時(shí)外延層的原子層因受到襯底應(yīng)力的作用，使得其晶格與襯底相匹配，此時(shí)外延層按贗晶方式生長(zhǎng)，應(yīng)變能的存在使其呈亞穩(wěn)態(tài)。隨著外延層的厚度不斷增加，存在應(yīng)變能的釋放，根據(jù)能量最低原理，可以計(jì)算出生長(zhǎng)贗晶的臨界厚度，超過(guò)此厚度，外延層將發(fā)生弛豫過(guò)程，直至完全弛豫。也就是說(shuō)，當(dāng)組分一定時(shí)，隨著外延層厚度的增加，外延層的RLP將沿著弛豫線分布，從而可以求出tanα（x），于是ν=tan?漬/tanα（x）。
利用弛豫線模型分析外延層材料組分和應(yīng)變[8]，對(duì)于三元合金的泊松比，一階近似取為ν■=xνInN+（1-x）νGaN整理出一個(gè)關(guān)于x的三次方程，即可求出In的組分。
Ax3+Bx2+Cx+D=0 （7）
其中：
A=（νInN-νGaN）（a■■-a■■）（c■■-c■■）
B=（1+νGaN）（a■■-a■■）（c■■-c■■）+（νInN-νGaN）[（a■■-a■■）c■■+
（a■■）-a■）（c■■-c■■）]
C=（a■■-a■■）[（1+νGaN）c■■-c■]+（c■■-c■■）[（1+νGaN）a■■-νGaNa■]+（νInN-νGaN）（a■■-a■）c■■
D=（1+νGaN）a■■c■■-νGaNc■■a■-c■■a■（8）
下文的分析中所采用的晶格常數(shù)和彈性系數(shù)如表1所示[9]。
1984年，V.S. Speriosu and Vreeland提出用X射線測(cè)量多量子阱，利用搖擺曲線計(jì)算多量子阱的周期厚度。假設(shè)多量子阱一周期厚度為Λ，根據(jù)布拉格定律，
Λ=■ （9）
其中θm和θm+1是兩相鄰的衛(wèi)星峰。
2實(shí)驗(yàn)樣品
實(shí)驗(yàn)所用的六方相InxGa1-xN樣品是在藍(lán)寶石襯底（0001）面上成長(zhǎng)的，襯底和外延膜之間存在20nm的AIN成核層，AlN緩沖層能夠大大提高外延GaN薄膜的質(zhì)量。樣品為p-i-n結(jié)構(gòu)。加入i區(qū)的目的是為了增加耗盡區(qū)的寬度，使光信號(hào)吸收主要集中在耗盡區(qū)中。在準(zhǔn)中性區(qū)產(chǎn)生的光生載流子要通過(guò)擴(kuò)散作用達(dá)到耗盡區(qū)才能對(duì)電流有貢獻(xiàn)，而在耗盡區(qū)中產(chǎn)生的光生載流子通過(guò)內(nèi)部電場(chǎng)的作用，幾乎全部對(duì)電流有貢獻(xiàn)。在二極管的n區(qū)和p區(qū)之間加入一層本征材料，不僅能夠增大耗盡區(qū)的物理長(zhǎng)度，使耗盡區(qū)與吸收區(qū)（光的透射深度）趨于一致，從而增加該區(qū)域內(nèi)光生電子-空穴的收集，還能夠提高器件的響應(yīng)速度。P區(qū)的禁帶寬度大于i區(qū)禁帶寬度，此時(shí)p區(qū)對(duì)入射光透明，可以消除在耗盡區(qū)i區(qū)之外的吸收。P-GaN的作用是為了獲得更好的歐姆接觸。樣品的本征材料由超晶格結(jié)構(gòu)組成。P區(qū)和i區(qū)之間由于晶格常數(shù)不匹配產(chǎn)生的應(yīng)變會(huì)產(chǎn)生極化電場(chǎng)，進(jìn)而在界面產(chǎn)生界面極化電荷，改變電場(chǎng)的分布，使p區(qū)的耗盡區(qū)寬度展寬，i區(qū)耗盡層寬度減小，降低響應(yīng)。
3結(jié)果與分析
樣品的本征區(qū)域是超晶格，且組成超晶格的兩種材料晶格常數(shù)并不匹配。由于超晶格的每一層厚度足夠薄，界面上的應(yīng)力可以把兩側(cè)的晶格扭曲在一起而不產(chǎn)生缺陷。由于應(yīng)力的作用，超晶格兩側(cè)材料平行于界面方向的晶格常數(shù)都要發(fā)生改變，趨于一個(gè)共同的晶格常數(shù)。在多量子阱結(jié)構(gòu)中，零級(jí)衍射峰的布拉格角度就代表了整個(gè)量子阱中的平均布拉格角度對(duì)002面和105面進(jìn)行ω/2θ掃描，從圖6和7中可以清楚地觀察到InGaN超晶格結(jié)構(gòu)的零級(jí)衍射峰在對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)面的布拉格角度，零級(jí)衍射峰左邊的峰值對(duì)應(yīng)于In0.60GaN，可以把該層作超晶格結(jié)構(gòu)的襯底。計(jì)算出所對(duì)應(yīng)的晶格常數(shù)，根據(jù)a和c的值解方程可以求解相應(yīng)的組分和應(yīng)變，計(jì)算結(jié)果在表2中給出，In0.60GaN相對(duì)于GaN的弛豫度為96.03%，超晶格結(jié)構(gòu)相對(duì)于In0.60GaN的弛豫度R=90.03%。根據(jù)量子阱厚度周期公式（9）得到Λ=12.7nm，與超晶格結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)周期15nm相當(dāng)。
由倒易空間的坐標(biāo)也可以求出各層所對(duì)應(yīng)的晶格常數(shù)?，F(xiàn)考察105面的倒易空間圖像，如圖8所示。以GaN的RLP作為基準(zhǔn)來(lái)修正，ω修正值為0.204°，2θ修正值為0.2097°。
比較表2和表3可以發(fā)現(xiàn)，從倒易空間圖像得出的晶格常數(shù)與由002面和105面搖擺曲線所計(jì)算出的晶格常數(shù)相比較，垂直晶格常數(shù)符合得很好，而水平方向的晶格常數(shù)則有較大的差別?？梢哉J(rèn)為從倒易空間圖像中得出的晶格常數(shù)更為準(zhǔn)確，這是由于倒易空間掃描時(shí)儀器不需要重新調(diào)試，并且所取峰值是二維掃描中衍射強(qiáng)度的最大值。根據(jù)求得的a和c的值解方程求得相應(yīng)的組分和應(yīng)變，In0.60GaN相對(duì)于GaN的弛豫度為98.97%，超晶格結(jié)構(gòu)相對(duì)于In0.60GaN的弛豫度R=90.03%。
在表2與表3中還計(jì)算了In0.15GaN的晶格常數(shù)及應(yīng)變，但由于計(jì)數(shù)時(shí)間和衍射強(qiáng)度的限制，衍射峰模糊，衍射強(qiáng)度峰值難以選取，用兩種方法計(jì)算得出的組分相差較大。掃描步長(zhǎng)能提供足夠的掃描點(diǎn)數(shù)來(lái)確定峰的位置，步長(zhǎng)的大小將影響測(cè)量精度。在測(cè)量倒易空間圖像時(shí)ω掃描步長(zhǎng)為0.005°，2θ掃描步長(zhǎng)為0.01°，對(duì)應(yīng)分辨率約為0.0001■。若以In0.5GaN為襯底生長(zhǎng)In0.6GaN，則完全弛豫時(shí)的In0.6GaN的水平晶格常數(shù)為3.3984■，完全應(yīng)變時(shí)的晶格常數(shù)為3.3635■，二者之差為0.0349■。可以看出所用的掃描步長(zhǎng)研究應(yīng)變是足夠的。
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厚度測(cè)量范文第3篇
【摘要】 目的：比較Pentacam三維眼前節(jié)分析系統(tǒng)、OrbscanⅡ角膜地形圖系統(tǒng)、A型超聲測(cè)厚儀在近視眼患者角膜厚度中的測(cè)量，為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。方法：分別利用上述3種測(cè)量方法對(duì)在我院行LASIK手術(shù)的患者進(jìn)行角膜最薄點(diǎn)厚度的測(cè)量并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果：分別采用Pentacam，OrbscanⅡ，A超角膜測(cè)厚儀對(duì)56例56只近視右眼進(jìn)行角膜厚度測(cè)量，測(cè)得角膜厚度的平均值分別為(547.04±3.65)μm、(535.41±32.93)μm和(539.46±29.15)μm。將3種不同儀器測(cè)得的角膜厚度平均值進(jìn)行方差分析，F(xiàn)=1.992，P=0.140，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;三種儀器測(cè)量角膜厚度有很好的線性相關(guān);Pentacam儀測(cè)量角膜厚度具有較好的重復(fù)性。結(jié)論：用Pentacam三維眼前節(jié)分析系統(tǒng)進(jìn)行LASIK術(shù)前角膜厚度的測(cè)量，其結(jié)果準(zhǔn)確、全面、方便，具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】 Pentacam系統(tǒng);OrbscanⅡ系統(tǒng);超聲測(cè)厚儀;角膜厚度
Abstract
AIM: To assess the accuracy and variability of corneal thickness in myopic eyes obtained by ultrasound pachymeter， OrbscanⅡ system and Pentacam Scheimpflug imaging system.
METHODS: First， Pentacam system， OrbscanⅡ system and Ascan ultrasonic pachymeter were used to measure the corneal thickness on 56 myopic cases(56 right eyes)undergoing laser in situ keratomileusis(LASIK);Then， the results were compared.
RESULTS: The value of corneal thickness measured by Pentacam， OrbscanⅡ and Ascan ultrasonic pachymetry was 547.04±3.65μm， 535.41±32.93μm and 539.46±29.15μm respectively; there was no significant difference between the results with oneway ANOVA; these three kinds of instruments of measuring corneal thickness had a good linear correlation; Pentacam system had good repeatability in the measurement of corneal thickness.
CONCLUSIONS: The Pentacam system offers an acceptable method for evaluating corneal thickness， which is useful in corneal refractive surgery.
近年來(lái)，各類(lèi)型角膜屈光手術(shù)廣泛開(kāi)展，術(shù)前角膜厚度的測(cè)量已成為常規(guī)檢查，它為手術(shù)的設(shè)計(jì)、術(shù)后的預(yù)測(cè)及并發(fā)癥的預(yù)防提供了重要的依據(jù)。角膜厚度除了有較大的個(gè)體差異外，測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法的準(zhǔn)確性也是一個(gè)不能忽略的因素。不同儀器測(cè)量的原理不同，對(duì)測(cè)量者操作技能依賴(lài)的程度不一，其測(cè)量結(jié)果迥乎異同。目前臨床工作中，A超測(cè)厚是臨床傳統(tǒng)的測(cè)厚方法，其應(yīng)用從20世紀(jì) 70～80年代開(kāi)始，曾被認(rèn)為是角膜厚度測(cè)量的“金標(biāo)準(zhǔn)”[1]。但它還存在一定的缺陷，如在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)用表面麻藥以及超聲頭的接觸，會(huì)增加院內(nèi)感染機(jī)會(huì);對(duì)測(cè)量者的經(jīng)驗(yàn)依賴(lài)程度較高，標(biāo)準(zhǔn)超聲波技術(shù)測(cè)量最好的極限精度僅為100μm[2]。OrbscanⅡ角膜地形圖系統(tǒng)是通過(guò)光學(xué)掃描裝置來(lái)測(cè)量全角膜前后表面的高度(與參考平面對(duì)照)從而獲得角膜厚度，該測(cè)量系統(tǒng)仍然存在一些影響角膜厚度測(cè)量的因素，例如，OrbscanⅡ系統(tǒng)中AF值(聲速系數(shù))設(shè)定的改變會(huì)比較明顯地影響測(cè)量值[3，4]。Pentacam三維眼前節(jié)分析系統(tǒng)作為一種新的檢測(cè)儀器，具有高分辨率、非接觸性、無(wú)創(chuàng)性、操作簡(jiǎn)單及實(shí)時(shí)記錄結(jié)果的特點(diǎn)。能一次性測(cè)量并顯示角膜頂點(diǎn)厚度、瞳孔中央角膜厚度、角膜最薄點(diǎn)厚度及其所在位置，并可通過(guò)鼠標(biāo)的移動(dòng)了解任意部位的角膜厚度?？赏暾枋鰪慕悄ぞ壍浇悄ぞ壍娜悄さ那昂蟊砻?，包括切線位和軸位的曲率地形圖，可計(jì)算角膜前后表面的屈光力，且把兩者加在一起產(chǎn)生真正的角膜凈屈光力地形圖。我們的研究采用Pentacam三維眼前節(jié)分析系統(tǒng)、OrbscanⅡ角膜地形圖系統(tǒng)與A型超聲角膜測(cè)厚儀測(cè)量近視患者手術(shù)前的角膜最薄點(diǎn)厚度，以揭示Pentacam測(cè)量近視眼角膜厚度的正常值;探討Pentacam系統(tǒng)測(cè)量角膜厚度的可靠性，并觀察不同測(cè)量?jī)x器之間的相關(guān)性。
1對(duì)象和方法
1.1對(duì)象
隨機(jī)抽取200810/200907在濟(jì)南明水眼科醫(yī)院接受LASIK手術(shù)者56例(56只右眼)，男42例，女14例，年齡17～40(平均22.2±4.61)歲。術(shù)前眼鏡平面等效球鏡度1.25～12.75(平均6.09±2.41)D;其中低度近視組12例，中度近視組38例，高度近視組6例。經(jīng)眼科系統(tǒng)檢查排除其他眼部疾患，矯正視力>0.8，所有受試者均無(wú)任何角膜手術(shù)史。
1.2方法
分別利用Pentacam系統(tǒng)、OrbscanⅡ系統(tǒng)、A超角膜測(cè)厚儀測(cè)量近視眼角膜厚度并進(jìn)行如下分析：角膜最薄點(diǎn)厚度的分析;三種儀器測(cè)量角膜厚度的相關(guān)回歸性分析及三種儀器的可重復(fù)性分析。實(shí)驗(yàn)儀器：德國(guó)Oculus公司的Pentacam三維眼前節(jié)分析系統(tǒng);日本TOMEY公司生產(chǎn)的Pachymeter SP3000型超聲角膜測(cè)厚儀;美國(guó)博士倫公司生產(chǎn)的OrbscanⅡZTM 系統(tǒng)。
統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：采用SPSS 16.0醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包處理，三種儀器所測(cè)量的角膜最薄點(diǎn)厚度的比較應(yīng)用的是：?jiǎn)我蛩胤讲罘治觥ＨN儀器所測(cè)量的角膜最薄點(diǎn)結(jié)果之間的關(guān)系：分別應(yīng)用相關(guān)與回歸分析。三種儀器測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性比較：應(yīng)用單因素方差分析(具體應(yīng)用LSD最小顯著差異法進(jìn)行兩兩比較)。P
2結(jié)果
2.1三種儀器測(cè)量角膜最薄點(diǎn)厚度的比較
分別采用Pentacam，OrbscanⅡ，A超角膜測(cè)厚儀對(duì)56例(56只右眼)近視眼進(jìn)行角膜厚度測(cè)量，測(cè)得角膜厚度的平均值分別為(547.04±31.65)μm、(535.41±32.93)μm和(539.46±29.15)μm。將3種不同儀器測(cè)得的角膜厚度平均值進(jìn)行方差分析，F(xiàn)=1.992，P=0.140，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.2三種儀器測(cè)量角膜厚度的相關(guān)性分析
將Pentacam，OrbscanⅡ和A超角膜測(cè)厚儀測(cè)量所得的角膜厚度值進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明Pentacam與A超的測(cè)量值相關(guān)，r=0.865，P
2.3三種儀器測(cè)量角膜厚度的回歸分析
A超角膜測(cè)厚儀與Pentacam測(cè)量角膜厚度的回歸分析對(duì)CTPentacam與CT超聲進(jìn)行直線回歸分析F=160.860，P
2.4三種儀器可重復(fù)性比較
對(duì)56例(56只右眼)近視患者，依次用Pentacam，OrbscanⅡ，A超角膜測(cè)厚儀各重復(fù)測(cè)量角膜最薄點(diǎn)厚度3次。計(jì)算每一個(gè)體的3次測(cè)量值的方差均數(shù)，方差變異越小，說(shuō)明測(cè)量重復(fù)性越好。Pentacam，OrbscanⅡ，A超角膜測(cè)厚儀測(cè)量的均方差分別為3.96± 3.85，4.26±2.49和6.28±3.66，以Pentacam儀測(cè)量的均方差數(shù)值最小。對(duì)上述3組均方差進(jìn)行方差分析，F(xiàn)=6.825，P
3討論
準(zhǔn)分子激光屈光性角膜手術(shù)通過(guò)對(duì)角膜進(jìn)行切削而改變其屈光力，同時(shí)術(shù)后角膜厚度會(huì)相應(yīng)變薄，故角膜厚度對(duì)手術(shù)的選擇及切削量的深度、直徑等手術(shù)設(shè)計(jì)均有決定性的作用。角膜厚度的準(zhǔn)確測(cè)量是如此重要，A超作為目前測(cè)量角膜厚度的金標(biāo)準(zhǔn)，其精確度及可重復(fù)性已被諸多學(xué)者證實(shí)。但是A超是接觸式的，在一定情況下，上皮的點(diǎn)染會(huì)給患者帶來(lái)不適，且LASEK/EpiLASIK術(shù)中角膜瓣非常嬌嫩，在術(shù)前需要對(duì)上皮進(jìn)行保護(hù)，避免出現(xiàn)上皮缺損;也有些如上皮病變的角膜測(cè)量，A超的局限性也會(huì)顯示出來(lái)。在Pentacam作為眼前節(jié)分析系統(tǒng)引入以來(lái)，其無(wú)創(chuàng)安全的特質(zhì)為角膜測(cè)厚帶來(lái)了新的途徑。
我們的研究中，A超測(cè)得角膜最薄點(diǎn)的厚度為(539.46±29.15)μm用Pentacam儀測(cè)量的值為(547.04±31.65)μm，數(shù)值略>A超，這與周佳奇等[5]、O’Donnell等[6]的研究之間略有差距;可能與機(jī)器的校正或淚膜的影響有關(guān)，而且在我們的研究中樣本量相對(duì)較小，可能也會(huì)影響數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，這需要我們?cè)谌蘸蟮墓ぷ髦羞M(jìn)一步研究和比較。理論上講：由于Pentacam系統(tǒng)選取的中心位置更為客觀且多點(diǎn)采集，并不受測(cè)量者經(jīng)驗(yàn)的影響，可導(dǎo)致A超測(cè)量結(jié)果差異程度增大，在本實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)t檢驗(yàn)(P>0.05)，發(fā)現(xiàn)兩種測(cè)量方法無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，考察其均值差的95%可信區(qū)間為(11.84， 3.29)，差距在10μm左右。
Pentacam系統(tǒng)在測(cè)量角膜厚度時(shí)的優(yōu)勢(shì)是毋庸置疑的：首先：重復(fù)性好，Pentacam可以借助監(jiān)視屏避免測(cè)量者操作不當(dāng)和受檢者不合作等因素所造成的誤差，使得每次測(cè)量均能最接近所需測(cè)量的角膜區(qū);與之相比，超聲角膜厚度測(cè)量與測(cè)量者操作技能熟練程度有關(guān)，其測(cè)量時(shí)探頭放置的位置以及垂直角膜與否均可影響測(cè)量的可重復(fù)性;探頭反復(fù)壓迫角膜可能使之變薄或推擠淚膜的黏蛋白層，重復(fù)測(cè)量點(diǎn)也不一定能完全一致;此外，超聲角膜測(cè)厚儀分辨率較低，故測(cè)量的可重復(fù)性也可能受到一定程度的影響。其次，A超測(cè)量依次只能得出測(cè)量的某一點(diǎn)的數(shù)據(jù)，而Pentacam僅需2s即可獲得整個(gè)眼前段的圖像，通過(guò)測(cè)量并分析至少25 000個(gè)點(diǎn)，得到角膜厚度、曲率、前房角、前房深度、虹膜、晶狀體等具體數(shù)據(jù)并確保圖像和分析的精準(zhǔn)性。Pentacam圖像可同時(shí)獲取角膜前后表面形態(tài)及整個(gè)角膜厚度，可得出角膜上任意一點(diǎn)的角膜厚度，同時(shí)還可顯示角膜最薄點(diǎn)的厚度及其位置，因此在角膜屈光手術(shù)的安全性分析、術(shù)前設(shè)計(jì)、術(shù)后觀察中的應(yīng)用價(jià)值具有極大的潛在優(yōu)勢(shì)。同時(shí)Pentacam檢查為非接觸式檢查，易于被檢者接受，也完全避免了接觸式檢查帶來(lái)的暫時(shí)角膜屈光力的改變而影響其他檢查結(jié)果?？傊肞entacam三維眼前節(jié)分析系統(tǒng)進(jìn)行LASIK術(shù)前角膜厚度的測(cè)量，其結(jié)果準(zhǔn)確、全面、方便，具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值。
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厚度測(cè)量范文第4篇
【關(guān)鍵詞】 OCT測(cè)量； GCC； 原發(fā)性青光眼； 應(yīng)用價(jià)值； 診斷
【Abstract】 Objective：To study the value of frequency domain OCT measurement of the thickness of retinal nerve fibrous layer and macular GCC in the diagnosis of primary glaucoma.Method：A total of 50 primary glaucoma patients in our hospital were selected as the experimental group，and 50 cases of normal eyes personnel during the same period in our hospital for physical examination were selected as the control group，clinical diagnosis effect of two groups were analyzed. Result： The RNFL average thickness around optic disc and average thickness of the macular region of GCC of two groups were significantly different （P
【Key words】 OCT measurement； GCC； Primary glaucoma； Application value； Diagnosis
相關(guān)醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)報(bào)道，光學(xué)相干斷層成像（OCT）用于視網(wǎng)膜和冠狀動(dòng)脈掃描可發(fā)揮很好的診斷效用，在原發(fā)性青光眼診斷中應(yīng)用該方法具有檢查方便、無(wú)創(chuàng)傷、不影響患者工作的優(yōu)點(diǎn)，可作為臨床原發(fā)性青光眼的診斷方法[1-2]。本研究對(duì)近年來(lái)本院收治的50例患者的臨床資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，分析頻域OCT測(cè)量視盤(pán)周?chē)窠?jīng)纖維層和黃斑區(qū)GCC厚度在原發(fā)性青光眼診斷中的應(yīng)用價(jià)值。
1 資料與方法
1.1 一般資料 選擇本院2013年11月-2014年11月收治的50例原發(fā)性青光眼患者，根據(jù)視野缺損的程度分為青光眼早期（A1組）、中期（A2組）、晚期（A3組）；其中原發(fā)性開(kāi)角型青光眼20例，男9例，女11例，年齡最小20歲，最大78歲，平均 （63.1±8.9）歲；急性閉角型青光眼20例，男7例，女13例，年齡最小22歲，最大80歲，平均 （61.3±8.6）歲；慢性閉角型青光眼10例，男6例，女4例，年齡最小19歲，最大78歲，平均 （64.2±7.9）歲；符合臨床原發(fā)性青光眼診斷標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)照組50例健康人，男25例，女25例；年齡最小21歲，最大79歲，平均 （62.7±8.5）歲；其均無(wú)青光眼病史和青光眼家族史，眼壓低于21 mm Hg。兩組性別、年齡等一般資料比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P>0.05），具有可比性。
1.2 方法 首先對(duì)兩組患者進(jìn)行常規(guī)眼科檢查，如視力、眼壓、房角、眼底、裂隙燈、驗(yàn)光等。另外，還需對(duì)患者進(jìn)行H um phrey 視野 30-2 程序和彩色眼底照相檢查。其次，用頻域OCT分別檢測(cè)兩組眼的視盤(pán)周?chē)飨笙薜纳窠?jīng)纖維層（RNFL）厚度和黃斑區(qū)GCC的厚度、全自動(dòng)電腦視野檢測(cè)其視野。所有病例和對(duì)照組的檢查中，均應(yīng)用同一眼壓計(jì)、同一視野計(jì)、同一頻域OCT。檢查均由同一熟練的操作者完成。檢查儀器選用型號(hào)為 Zeiss-H um phrey視野計(jì)和美國(guó)光視RTVue FD-OCT儀進(jìn)行。采用快速RNFL 掃描模式、以視盤(pán)為中心對(duì)患者視旁RNFL厚度進(jìn)行掃描，共掃描3次。對(duì)黃斑厚度進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)采用快速黃斑厚度圖模式、以黃斑中心凹作為中心進(jìn)行掃描，共掃描6條，每條掃描長(zhǎng)度應(yīng)控制為6 mm。
1.3 觀察指標(biāo) 對(duì)比分析兩組視盤(pán)各象限RNFL平均厚度和黃斑區(qū)GCC平均厚度，分析試驗(yàn)組視盤(pán)周?chē)鶵NFL平均厚度與視野平均缺損（MD）的相關(guān)性。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 17.0對(duì)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，計(jì)量資料以（x±s）表示，多組比較采用方差分析，兩組間比較采用t檢驗(yàn)，P
2 結(jié)果
2.1 兩組黃斑區(qū)GCC厚度比較 試驗(yàn)組黃斑區(qū)GCC厚度為（99.97±5.77）μm，明顯低于對(duì)照組的（120.97±6.77）μm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=4.062，P
2.2 試驗(yàn)組中各組視野MD和RNFL平均厚度的比較 試驗(yàn)組視盤(pán)周?chē)飨笙轗NFL平均厚度隨病情進(jìn)展逐漸變薄，視盤(pán)周?chē)鶵NFL平均厚度與視野平均缺損（MD）呈負(fù)相關(guān)性，見(jiàn)表1。
3 討論
本研究通過(guò)對(duì)正常人和不同時(shí)期原發(fā)性青光眼患者進(jìn)行RNFL平均厚度和視野MD的檢測(cè)和比較，結(jié)果顯示，各原發(fā)性青光眼組RNFL平均厚度與對(duì)照組相比均明顯變?。≒
青光眼為臨床常見(jiàn)的不可逆性致盲性眼病，在其原發(fā)性青光眼中，其病理?yè)p害基礎(chǔ)為視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞丟失，從而導(dǎo)致視盤(pán)沿變窄、視盤(pán)凹陷擴(kuò)大及視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層（RNFL）厚度變薄，使患者視野缺損，使患者視力減退、喪失[5-6]。研究表明，青光眼早期診斷難度較大，應(yīng)用OCT診斷原發(fā)性青光眼，具有鑒別診斷價(jià)值[7]。
應(yīng)用頻域OCT這一新技術(shù)測(cè)量正常健康人眼和原發(fā)性青光眼患者的視盤(pán)周?chē)窠?jīng)纖維層（RNFL）和黃斑區(qū)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞復(fù)合體（GCC）的厚度，對(duì)測(cè)得的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，可發(fā)現(xiàn)視盤(pán)周?chē)腞NFL和黃斑區(qū)GCC的平均厚度與視野平均缺損（MD）存在相關(guān)性[8]。外文文獻(xiàn)指出，在原發(fā)性青光眼診斷中，應(yīng)用OCT測(cè)量技術(shù)，根據(jù)視盤(pán)周?chē)窠?jīng)纖維層和黃斑區(qū)GCC厚度，可以幫助早期診斷及隨訪監(jiān)測(cè)患者病情進(jìn)展[9-10]。原發(fā)性急性閉角型青光眼，由于發(fā)病時(shí)癥狀明顯，能夠得到及時(shí)診斷和治療，而原發(fā)性慢性閉角型青光眼（PACG）和原發(fā)性開(kāi)角型青光眼（POAG）發(fā)病均隱匿，早期無(wú)自覺(jué)癥狀，不易被察覺(jué)[11-12]。研究指出，OCT在青光眼早期應(yīng)用OCT診斷可疑開(kāi)角型青光眼，臨床效用高[13]。瞿遠(yuǎn)珍、楊柳、劍目指出，通過(guò)OCT測(cè)量患者黃斑區(qū)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞復(fù)合體（GCC）厚度，可以初步探討患者視功能的損害[14-15]。
臨床青光眼診斷中，傳統(tǒng)方法中多以眼壓、視野作為臨床疾病診斷標(biāo)準(zhǔn)，在其視野出現(xiàn)絕對(duì)暗點(diǎn)時(shí)，已經(jīng)有約30%～50%視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞死亡。研究表明，在原發(fā)性青光眼診斷中應(yīng)用OCT診斷，具有高分辨率，在原發(fā)性青光眼早期診斷中發(fā)揮重要作用。因此，臨床上應(yīng)用頻域OCT監(jiān)測(cè)視盤(pán)周?chē)窠?jīng)纖維層（RNFL）的厚度和黃斑區(qū)GCC厚度變化，及時(shí)判斷視神經(jīng)是否受到損害，可幫助診斷原發(fā)性青光眼，對(duì)早期診斷、早治療原發(fā)性青光眼具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。
綜上所述，在臨床原發(fā)性青光眼診斷中應(yīng)用頻域OCT檢測(cè)視盤(pán)周?chē)窠?jīng)纖維層和黃斑區(qū)GCC厚度能客觀地反映出青光眼視神經(jīng)損害程度，有較高價(jià)值。
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厚度測(cè)量范文第5篇
【摘要】 [目的]分析髖關(guān)節(jié)置換骨水泥型股骨假體周?chē)嗲实馁|(zhì)量和厚度。[方法]回顧北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科自2004年2月-2007年12月采用相同入路、操作技術(shù)和假體完成的262例(279髖)初次髖關(guān)節(jié)置換病例，分析術(shù)后出院前X線片，對(duì)股骨側(cè)骨水泥鞘質(zhì)量和厚度進(jìn)行分析。[結(jié)果](1)按Barrack標(biāo)準(zhǔn)，骨水泥質(zhì)量A級(jí)87.1%，B級(jí)11.8%，C級(jí)1.1%，無(wú)D級(jí)骨水泥;(2)按Gruen分區(qū)，骨水泥鞘厚度2 mm組中為1.46°±0.75°(-1.60°～3.41°);在骨水泥鞘厚度
【關(guān)鍵詞】 關(guān)節(jié)成形術(shù)，置換，髖; 骨水泥; 治療結(jié)果
Abstract：[Objective]To evaluate the quality and thickness of the cement mantle of femoral components in primary hip arthroplasty.[Method]Radiographic results of 262 patients (279 hips) with primary hip arthroplasty from February 2004 to December 2007 were postoperatively reviewed.It was completed with the same approach，cementing technique and prosthesis.[Result]According to Barrack's classification criteria for cement mantle quality，87.1% artificial hips were classified as grade A，11.8% were grade B and 1.1% were grade C.There was a high risk of thin cement mantle (
Key words：arthroplasty，replacement，hip; bone cements; treatment outcome
從1960年Charnley醫(yī)生成功引入骨水泥固定的低摩擦髖關(guān)節(jié)置換以來(lái)，骨水泥型髖關(guān)節(jié)置換獲得了良好的長(zhǎng)期隨訪結(jié)果[1，2]。盡管目前存在生物固定和骨水泥固定的爭(zhēng)論，但就股骨側(cè)假體而言，骨水泥固定技術(shù)可重復(fù)性好，假體遠(yuǎn)期生存率優(yōu)異，尤其適用于60歲以上患者，20年的有效率可達(dá)95%，因而成為衡量其它新型置換術(shù)的“金標(biāo)準(zhǔn)”[3]。同時(shí)，隨著骨水泥技術(shù)的進(jìn)步，從上世紀(jì)90年代開(kāi)始應(yīng)用的“第3代”骨水泥技術(shù)[3]，通過(guò)骨水泥真空攪拌，假體中置以及骨水泥加壓等步驟使得假體周?chē)@得均勻一致的骨水泥鞘，從而進(jìn)一步提高了骨水泥質(zhì)量和假體的遠(yuǎn)期生存率。國(guó)內(nèi)自1995年周乙雄等[4]報(bào)告首先開(kāi)始使用第3代骨水泥技術(shù)以來(lái)，鮮有關(guān)于骨水泥操作技術(shù)及臨床結(jié)果發(fā)表。作者通過(guò)分析髖關(guān)節(jié)置換中骨水泥型股骨假體周?chē)撬嗲实馁|(zhì)量和厚度，總結(jié)臨床應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
1 臨床資料與方法
1.1 一般資料
回顧北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科自2004年2月-2007年12月完成的髖關(guān)節(jié)置換病例。入選標(biāo)準(zhǔn)為采用改良外側(cè)Hardinge入路的初次髖關(guān)節(jié)置換，第3代骨水泥技術(shù)，使用Exeter股骨假體(Stryker Howmedica，法國(guó)Benoist Girard公司生產(chǎn))。有完整的影像學(xué)資料，包括術(shù)前骨盆正位、雙髖正側(cè)位X線片;術(shù)后出院前手術(shù)側(cè)正側(cè)位X線片。要求術(shù)后X線片包括股骨假體全長(zhǎng)及遠(yuǎn)端塞以遠(yuǎn)。
滿(mǎn)足以上標(biāo)準(zhǔn)的病例共262例(279髖)，平均66.4歲(25～94歲)。其中男88例，女174例。術(shù)前原發(fā)病為：股骨頸骨折(新鮮)97例(97髖)，股骨頸骨折(陳舊)繼發(fā)股骨頭缺血性壞死20例(20髖)，髖臼骨折繼發(fā)髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎3例(3髖)，股骨頭缺血性壞死繼發(fā)髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎 60例(67髖)，先天性髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良42例(45髖)，原發(fā)性髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎23例(26髖)，髖關(guān)節(jié)滑膜軟骨瘤病2例(2髖)，類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎10例(13髖)，強(qiáng)直性脊柱炎4例(5髖)，陳舊性感染繼發(fā)髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎1例(1髖)。17例(17髖)術(shù)前股骨側(cè)有內(nèi)固定，術(shù)中先取內(nèi)固定后行髖關(guān)節(jié)置換。
1.2 股骨側(cè)手術(shù)操作方法
側(cè)臥位，所有病例均采用改良外側(cè)Hardinge入路。股骨側(cè)有內(nèi)固定的先取出內(nèi)固定。先行髖臼側(cè)手術(shù)(因髖臼側(cè)技術(shù)非本文討論內(nèi)容，從略)。股骨側(cè)盒式骨刀開(kāi)髓后，手動(dòng)擴(kuò)髓，用不同型號(hào)的髓腔銼依次銼磨髓腔至合適。用高壓脈沖沖洗裝置(Stryker Surgilav Plus Pulsed Irrigation System)沖洗髓腔壁碎屑和松質(zhì)骨內(nèi)積血，紗布擦干。在假體遠(yuǎn)端2cm處放置遠(yuǎn)端塞。真空骨水泥攪拌系統(tǒng)(Biomet OPTIVAC)攪拌骨水泥，骨水泥為RefobacinPalacosR 40抗生素骨水泥(Biomet)，或Cemex Genta抗生素骨水泥(Tecres)。待骨水泥粘度合適后，用硅膠封口器封住股骨髓腔開(kāi)口，髓腔內(nèi)放置負(fù)壓吸引管，骨水泥槍在股骨內(nèi)逆行性加壓灌注骨水泥，并逐漸拔出負(fù)壓吸引管。股骨假體遠(yuǎn)端安裝中置器，前傾15°插入股骨假體后，硅膠和金屬柄封住髓腔口，保持穩(wěn)定，至骨水泥完全凝固。
1.3 術(shù)后影像學(xué)評(píng)估方法
出院前拍攝術(shù)后手術(shù)側(cè)正側(cè)位X線片，并按以下標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估。
1.3.1 按照Barrack[5]標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)股骨側(cè)骨水泥質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。A級(jí)：股骨髓腔完全由骨水泥填充，骨水泥-骨界面呈一片白色，無(wú)透亮帶;B級(jí)：骨水泥-骨界面有輕微的透亮帶;C級(jí)：骨水泥-骨界面>50%的范圍內(nèi)有透亮帶或骨水泥鞘有部分缺損;D級(jí)：骨水泥-骨界面100%的范圍內(nèi)呈透亮帶或者股骨柄遠(yuǎn)端骨水泥缺失。
1.3.2 按照Gruen[6]分區(qū)(圖1)，觀察透亮帶、骨水泥鞘缺損、氣泡影出現(xiàn)的區(qū)域。
1.3.3 按照Gruen分區(qū)，以已知的股骨假體金屬頭直徑作為參考，測(cè)量并記錄正側(cè)位X線片上骨水泥鞘厚度2 mm的列為A組，骨水泥鞘厚度存在
1.3.4 測(cè)量正位X線片股骨假體與股骨軸線之間的夾角。股骨假體外翻，角度記為正值;股骨假體內(nèi)翻，角度記為負(fù)值。應(yīng)用SPSS 12.0軟件對(duì)A、B兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，數(shù)據(jù)用±s表示，首先經(jīng)過(guò)方差齊性檢驗(yàn)后采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
2 結(jié) 果
術(shù)后股骨側(cè)骨水泥質(zhì)量A級(jí)：243髖(87.1%);B級(jí)：33髖(11.8%);C：3髖(1.1%);D級(jí)：0髖(0%)。典型病例見(jiàn)圖2。
B級(jí)骨水泥中透亮帶出現(xiàn)部位：2區(qū)15髖，3區(qū)22髖，4區(qū)8髖，5區(qū)8髖，10區(qū)9髖，11區(qū)8髖，12區(qū)3髖;C級(jí)骨水泥鞘出現(xiàn)缺損部位：5區(qū)2髖，7區(qū)1髖，12區(qū)2髖;出現(xiàn)氣泡影的區(qū)域：3區(qū)5髖、4區(qū)3髖、5區(qū)5髖、10區(qū)4髖、11區(qū)3髖、12區(qū)5髖。
骨水泥鞘厚度
A組中股骨假體與股骨解剖軸線之間的夾角為1.46°±0.75°(-1.60°～3.41°);B組中夾角為3.90°±1.52°(-2.99°～7.69°)。檢驗(yàn)結(jié)果t值=6.02，P=0.000，兩組結(jié)果差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P
3 討 論
骨水泥是填充劑，而不是粘合劑。骨水泥鞘承擔(dān)將機(jī)械應(yīng)力從假體傳導(dǎo)到骨組織的作用。為達(dá)到長(zhǎng)期有效的應(yīng)力傳導(dǎo)，避免假體無(wú)菌性松動(dòng)和失敗，需要在骨水泥和松質(zhì)骨界面之間形成良好的微交鎖(micro interlock)，通過(guò)骨水泥的有效滲透，與松質(zhì)骨骨小梁形成牢固結(jié)合，并在假體周?chē)纬赏暾鶆虻墓撬嗲剩瑳](méi)有空隙、缺損、氣泡或者裂紋，厚度至少>2～3 mm，并且超過(guò)假體遠(yuǎn)端10 mm。骨水泥技術(shù)的演變過(guò)程正是對(duì)這一機(jī)制認(rèn)識(shí)的不斷深化。本組通過(guò)應(yīng)用第3代骨水泥技術(shù)，取得了較為理想的骨水泥固定質(zhì)量，98.9%的病例為A、B級(jí)骨水泥。
雖然目前還無(wú)法準(zhǔn)確定義什么是真正“理想”的骨水泥鞘，但顯然骨水泥-骨界面的透亮帶，骨水泥鞘過(guò)薄、缺損、氣泡等都會(huì)減弱局部骨水泥的強(qiáng)度。骨水泥鞘斷裂(cement fracture)也容易發(fā)生在這些區(qū)域[7]，磨損顆?？梢酝ㄟ^(guò)缺損和斷裂部位，進(jìn)入骨水泥-骨界面，造成骨溶解和假體無(wú)菌性松動(dòng)，影響假體的遠(yuǎn)期生存率。盡管只有在系列隨訪的X線片中看到廣泛的、持續(xù)進(jìn)展的透亮帶才意味著可能發(fā)生假體松動(dòng)，但是術(shù)后即刻出現(xiàn)在骨水泥-骨界面的透亮帶則和骨水泥操作技術(shù)有關(guān)。本組病例中出現(xiàn)透亮帶和氣泡的部位均位于假體柄的中遠(yuǎn)端(2～5區(qū)，10～12區(qū))，我們分析和注入骨水泥時(shí)粘度較低，負(fù)壓吸引管拔出過(guò)早，遠(yuǎn)端空氣和殘余血液排除不夠，未能達(dá)到理想的加壓狀態(tài)有關(guān)。
第3代骨水泥技術(shù)的核心是骨水泥加壓[3]。要達(dá)到良好的加壓，我們體會(huì)必須注意以下幾點(diǎn)：(1)獲得封閉的髓腔。中國(guó)人髓腔直徑相對(duì)較細(xì)[8]，通常直徑12、14 mm的遠(yuǎn)端塞能夠滿(mǎn)足封閉遠(yuǎn)端髓腔的要求。如果術(shù)前股骨側(cè)有內(nèi)固定，術(shù)中取出后釘孔用松質(zhì)骨填塞。本組17髖術(shù)前有內(nèi)固定，術(shù)中均獲得良好的骨水泥加壓固定;(2)脈沖沖洗已經(jīng)成為骨水泥固定的必須步驟。體外試驗(yàn)和臨床結(jié)果都表明，使用骨水泥前進(jìn)行脈沖沖洗，有助于清除髓腔及骨小梁內(nèi)的骨碎屑、血液、脂肪，提高骨床準(zhǔn)備質(zhì)量，從而獲得更好的骨水泥滲透，同時(shí)也能減少因?yàn)楣撬嗉訅憾鹚ㄈ娘L(fēng)險(xiǎn);(3)注入骨水泥前，通過(guò)麻醉控制性降低血壓、干燥髓腔和使用遠(yuǎn)端負(fù)壓吸引裝置等措施，可以有效減少骨小梁內(nèi)滲血對(duì)骨水泥固定質(zhì)量的影響;(4)必須把握骨水泥注入的時(shí)機(jī)。股骨側(cè)常使用中、低粘度骨水泥，理想的注入時(shí)機(jī)是骨水泥處于工作期(即面團(tuán)期)。如果骨水泥太稀，則無(wú)法獲得有效的加壓;(5)假體置入時(shí)，是對(duì)骨水泥的2次加壓。在假體置入后，應(yīng)避免假體旋轉(zhuǎn)或晃動(dòng)，使用硅膠和金屬柄封，可以起到維持假置、持續(xù)加壓的作用，防止骨水泥凝固發(fā)熱時(shí)假體部分退出[9]。
骨水泥鞘厚度不
圖1 Gruen分區(qū) 圖1a 前后位片 圖1b 側(cè)位片 圖2 男，78歲，右側(cè)雙極人工股骨頭置換術(shù)后即刻正側(cè)位X線片，A級(jí)骨水泥，骨水泥鞘厚度均勻 圖3 側(cè)位片示股骨假體軸線A和股骨解剖軸線B之間的夾角為5.18°，假體近端偏前，遠(yuǎn)端偏后，8、9、12區(qū)(箭頭所示)骨水泥偏薄
本研究的局限性在于應(yīng)用普通X線片研究術(shù)后骨水泥質(zhì)量和厚度，由于分辨率及投照角度、攝片質(zhì)量等原因，測(cè)量結(jié)果會(huì)存在一定誤差;對(duì)于骨水泥質(zhì)量的分級(jí)和細(xì)節(jié)的評(píng)定，也會(huì)存在觀察者間誤差。Valpia等[13]應(yīng)用三維CT掃描，在橫斷面上逐層分析假體周?chē)撬嗲实暮穸?，?zhǔn)確性大大提高，但是目前僅處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。在臨床工作中，使用X線進(jìn)行連續(xù)的隨訪評(píng)估，仍然是一種總結(jié)骨水泥技術(shù)使用經(jīng)驗(yàn)，提高手術(shù)操作技巧，觀察假體遠(yuǎn)期生存率的簡(jiǎn)單有效的方法。
通過(guò)本研究及以往文獻(xiàn)提示，正確使用第3代骨水泥技術(shù)，可獲得可靠的骨水泥固定質(zhì)量。股骨假體應(yīng)參考股骨解剖軸線中立位置入，以期獲得均勻一致，足夠厚度的骨水泥鞘。
參考文獻(xiàn)
[1] Callaghan JJ，Templeton JE，Liu SS，et al.Results of Charnley total hip arthroplasty at a minimum of thirty years.A concise follow-up of a previous report[J].J Bone Joint Surg(Am)，2004，86:690-695.
[2] Berry DJ，Harmsen WS，Cabanela ME，et al.Twentyfiveyear survivorship of two thousand consecutive primary Charnley total hip replacements: factors affecting survivorship of acetabular and femoral components[J].J Bone Joint Surg(Am)，2002，84:171-177.
[3] Ranawat CS，Ranawat AS，Rasquinha VJ.Mastering the art of cemented femoral stem fixation[J].J Arthroplasty，2004，1:85-91.
[4] 周乙雄，劉 淼，殷建華，等.第3代骨水泥技術(shù)在人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用[J].中華醫(yī)學(xué)雜志，2003，83:762-765.
[5] Barrack RL，Mulroy RD，Harris WH.Improved cementing techniques and femoral component loosening in young patients with hip arthroplasty.A 12-year radiographic review[J].J Bone Joint Surg(Br) 1992，74:385-389.
[6] Gruen TA，McNeice GM，Amstutz HC."Modes of failure" of cemented stemtype femoral components: a radiographic analysis of loosening[J].Clin Orthop Relat Res，1979，141:17-27.
[7] Jasty M，Maloney WJ，Bragdon CR，et al.The initiation of failure in cemented femoral components of hip arthroplasties[J].J Bone Joint Surg(Br)，1991，73:551-558.
[8] Chiu KH，Shen WY，Tsui HF，et al.Experience with primary exeter total hip arthroplasty in patients with small femurs.Review at average followup period of 6 years[J].J Arthroplasty，1997，12:267-272.
[9] 周乙雄.第3代骨水泥技術(shù)在人工全髖置換術(shù)中的應(yīng)用及隨訪[J].中國(guó)矯形外科雜志，2005，21:1605-1607.
[10]Breusch SJ，Lukoschek M，Kreutzer J，et al.Dependency of cement mantle thickness on femoral stem design and centralizer[J].J Arthroplasty，2001，16:648-657.
[11]Charnley J.Low friction arthroplasty of the hip: theory and practice[M].Berlin:Springer，Heidelberg，1979.
[12]Ebramzadeh E，Sarmiento A，McKellop HA，et al.The cement mantle in total hip arthroplasty.Analysis of longterm radiographic results[J].J Bone Joint Surg (Am)，1994，76:77-87.
[13]Valpia GG，Dunbar MJ，Parker DA，et al.The John Charnley Award:threedimensional analysis of the cement mantle in total hip arthroplasty[J].Clin Orthop Relat Res，2001，393:38-51.
3 討 論
骨水泥是填充劑，而不是粘合劑。骨水泥鞘承擔(dān)將機(jī)械應(yīng)力從假體傳導(dǎo)到骨組織的作用。為達(dá)到長(zhǎng)期有效的應(yīng)力傳導(dǎo)，避免假體無(wú)菌性松動(dòng)和失敗，需要在骨水泥和松質(zhì)骨界面之間形成良好的微交鎖(micro interlock)，通過(guò)骨水泥的有效滲透，與松質(zhì)骨骨小梁形成牢固結(jié)合，并在假體周?chē)纬赏暾鶆虻墓撬嗲?，沒(méi)有空隙、缺損、氣泡或者裂紋，厚度至少>2～3 mm，并且超過(guò)假體遠(yuǎn)端10 mm。骨水泥技術(shù)的演變過(guò)程正是對(duì)這一機(jī)制認(rèn)識(shí)的不斷深化。本組通過(guò)應(yīng)用第3代骨水泥技術(shù)，取得了較為理想的骨水泥固定質(zhì)量，98.9%的病例為A、B級(jí)骨水泥。
雖然目前還無(wú)法準(zhǔn)確定義什么是真正“理想”的骨水泥鞘，但顯然骨水泥-骨界面的透亮帶，骨水泥鞘過(guò)薄、缺損、氣泡等都會(huì)減弱局部骨水泥的強(qiáng)度。骨水泥鞘斷裂(cement fracture)也容易發(fā)生在這些區(qū)域[7]，磨損顆?？梢酝ㄟ^(guò)缺損和斷裂部位，進(jìn)入骨水泥-骨界面，造成骨溶解和假體無(wú)菌性松動(dòng)，影響假體的遠(yuǎn)期生存率。盡管只有在系列隨訪的X線片中看到廣泛的、持續(xù)進(jìn)展的透亮帶才意味著可能發(fā)生假體松動(dòng)，但是術(shù)后即刻出現(xiàn)在骨水泥-骨界面的透亮帶則和骨水泥操作技術(shù)有關(guān)。本組病例中出現(xiàn)透亮帶和氣泡的部位均位于假體柄的中遠(yuǎn)端(2～5區(qū)，10～12區(qū))，我們分析和注入骨水泥時(shí)粘度較低，負(fù)壓吸引管拔出過(guò)早，遠(yuǎn)端空氣和殘余血液排除不夠，未能達(dá)到理想的加壓狀態(tài)有關(guān)。
第3代骨水泥技術(shù)的核心是骨水泥加壓[3]。要達(dá)到良好的加壓，我們體會(huì)必須注意以下幾點(diǎn)：(1)獲得封閉的髓腔。中國(guó)人髓腔直徑相對(duì)較細(xì)[8]，通常直徑12、14 mm的遠(yuǎn)端塞能夠滿(mǎn)足封閉遠(yuǎn)端髓腔的要求。如果術(shù)前股骨側(cè)有內(nèi)固定，術(shù)中取出后釘孔用松質(zhì)骨填塞。本組17髖術(shù)前有內(nèi)固定，術(shù)中均獲得良好的骨水泥加壓固定;(2)脈沖沖洗已經(jīng)成為骨水泥固定的必須步驟。體外試驗(yàn)和臨床結(jié)果都表明，使用骨水泥前進(jìn)行脈沖沖洗，有助于清除髓腔及骨小梁內(nèi)的骨碎屑、血液、脂肪，提高骨床準(zhǔn)備質(zhì)量，從而獲得更好的骨水泥滲透，同時(shí)也能減少因?yàn)楣撬嗉訅憾鹚ㄈ娘L(fēng)險(xiǎn);(3)注入骨水泥前，通過(guò)麻醉控制性降低血壓、干燥髓腔和使用遠(yuǎn)端負(fù)壓吸引裝置等措施，可以有效減少骨小梁內(nèi)滲血對(duì)骨水泥固定質(zhì)量的影響;(4)必須把握骨水泥注入的時(shí)機(jī)。股骨側(cè)常使用中、低粘度骨水泥，理想的注入時(shí)機(jī)是骨水泥處于工作期(即面團(tuán)期)。如果骨水泥太稀，則無(wú)法獲得有效的加壓;(5)假體置入時(shí)，是對(duì)骨水泥的2次加壓。在假體置入后，應(yīng)避免假體旋轉(zhuǎn)或晃動(dòng)，使用硅膠和金屬柄封，可以起到維持假置、持續(xù)加壓的作用，防止骨水泥凝固發(fā)熱時(shí)假體部分退出[9]。
骨水泥鞘厚度不
圖1 Gruen分區(qū) 圖1a 前后位片 圖1b 側(cè)位片 圖2 男，78歲，右側(cè)雙極人工股骨頭置換術(shù)后即刻正側(cè)位X線片，A級(jí)骨水泥，骨水泥鞘厚度均勻 圖3 側(cè)位片示股骨假體軸線A和股骨解剖軸線B之間的夾角為5.18°，假體近端偏前，遠(yuǎn)端偏后，8、9、12區(qū)(箭頭所示)骨水泥偏薄
本研究的局限性在于應(yīng)用普通X線片研究術(shù)后骨水泥質(zhì)量和厚度，由于分辨率及投照角度、攝片質(zhì)量等原因，測(cè)量結(jié)果會(huì)存在一定誤差;對(duì)于骨水泥質(zhì)量的分級(jí)和細(xì)節(jié)的評(píng)定，也會(huì)存在觀察者間誤差。Valpia等[13]應(yīng)用三維CT掃描，在橫斷面上逐層分析假體周?chē)撬嗲实暮穸?，?zhǔn)確性大大提高，但是目前僅處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。在臨床工作中，使用X線進(jìn)行連續(xù)的隨訪評(píng)估，仍然是一種總結(jié)骨水泥技術(shù)使用經(jīng)驗(yàn)，提高手術(shù)操作技巧，觀察假體遠(yuǎn)期生存率的簡(jiǎn)單有效的方法。
通過(guò)本研究及以往文獻(xiàn)提示，正確使用第3代骨水泥技術(shù)，可獲得可靠的骨水泥固定質(zhì)量。股骨假體應(yīng)參考股骨解剖軸線中立位置入，以期獲得均勻一致，足夠厚度的骨水泥鞘。
參考文獻(xiàn)
[1] Callaghan JJ，Templeton JE，Liu SS，et al.Results of Charnley total hip arthroplasty at a minimum of thirty years.A concise follow-up of a previous report[J].J Bone Joint Surg(Am)，2004，86:690-695.
[2] Berry DJ，Harmsen WS，Cabanela ME，et al.Twentyfiveyear survivorship of two thousand consecutive primary Charnley total hip replacements: factors affecting survivorship of acetabular and femoral components[J].J Bone Joint Surg(Am)，2002，84:171-177.
[3] Ranawat CS，Ranawat AS，Rasquinha VJ.Mastering the art of cemented femoral stem fixation[J].J Arthroplasty，2004，1:85-91.
[4] 周乙雄，劉 淼，殷建華，等.第3代骨水泥技術(shù)在人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用[J].中華醫(yī)學(xué)雜志，2003，83:762-765.
[5] Barrack RL，Mulroy RD，Harris WH.Improved cementing techniques and femoral component loosening in young patients with hip arthroplasty.A 12-year radiographic review[J].J Bone Joint Surg(Br) 1992，74:385-389.
[6] Gruen TA，McNeice GM，Amstutz HC."Modes of failure" of cemented stemtype femoral components: a radiographic analysis of loosening[J].Clin Orthop Relat Res，1979，141:17-27.
[7] Jasty M，Maloney WJ，Bragdon CR，et al.The initiation of failure in cemented femoral components of hip arthroplasties[J].J Bone Joint Surg(Br)，1991，73:551-558.
[8] Chiu KH，Shen WY，Tsui HF，et al.Experience with primary exeter total hip arthroplasty in patients with small femurs.Review at average followup period of 6 years[J].J Arthroplasty，1997，12:267-272.
[9] 周乙雄.第3代骨水泥技術(shù)在人工全髖置換術(shù)中的應(yīng)用及隨訪[J].中國(guó)矯形外科雜志，2005，21:1605-1607.
[10]Breusch SJ，Lukoschek M，Kreutzer J，et al.Dependency of cement mantle thickness on femoral stem design and centralizer[J].J Arthroplasty，2001，16:648-657.
[11]Charnley J.Low friction arthroplasty of the hip: theory and practice[M].Berlin:Springer，Heidelberg，1979.
