生物力學研究組

組長   盧永昌 醫師

研究員：黃昌弘 博士

進駐研究醫師：
黃俊雄 名譽顧問醫師
張定國 骨科部主任
莊閔堯 創傷骨科主任
林宗諭 主治醫師

研究人員

葉舒婷、許琳宜、林子喬

「生物力學研究組」成立於1998年，旨在落實工程技術，解決臨床問題！因設立於教學醫院醫學中心，具接近臨床服務端優勢，研究課題與臨床運用具較高關聯性。研究主題分為三項，包括：

一、骨科臨床疾病動物模型建構：分析骨科植體於長期使用後的破壞因子，針對骨科植入物尚待解決的骨溶蝕併發症，於實驗室內建立小鼠骨溶蝕動物模式，搭配醫學影像重建技術，探討不同新骨材磨耗顆粒引起的生物反應。

二、醫療器材生物力學功能性檢測：透過建構高可靠度的動態材料試驗，與電腦有限元素模擬相互驗證。評估臨床新植體，如新式人工膝、肩關節植體以及牙科植體的受力模式、力學強度、模擬最佳化手術植入元件的運動學及力學特性，提供產品上市前期測試和預測新上市植體長期使用的可靠性評估。

三、開發新醫材生物力學評估平台：市售新醫材琳琅滿目，近期和產業合力評估生物可吸收線材的創新醫療產品，透過積層製造技術建立三維支架，延伸運用於骨、牙以及外科術後可降解植體的生物力學特性分析。 研究團隊結合醫工與臨床專業，發表學術論文。未來將繼續配合國家生技產業政策，研發新醫材和醫療器材檢測技術，開發具臨床與產業運用價值的成果。

1. 骨科及牙材植入物破壞型態分析

2. 醫療器材生物力學功能性檢測

3. 三維列印細胞支架之促骨生成體內及體外模式評估

4. 骨溶蝕及骨缺損動物模型建立與治療評估

1. 電磁式動態材料試驗機 (MTS Acumen™ Test Systems )
2. 油壓式動態雙軸材料試驗機 ( MTS Mini Bionix 858II )
3. 3D列印機 (INFINITY3DP X1E-Plus V2)
4. 有限元素分析軟體 (ABAQUS 2023)
5. 高畫素顯微影像系統 (SGChrome 5 Pro)
6. 桌上型冷凍離心機 (KUBOTA 2800)
7. 高速鑽石鋸片切割機 (Buehler IsoMet 5000 )
8. 數位式研磨拋光機 (Buehler Phoenix Alpha )
9. 硬度量測儀 ( FUTURE-TECH FR-1e )
10. 足底壓力校正系統 ( Novel 1 Pedar Mobile )

骨科施行人工關節置換術治療嚴重的關節病變，已具良好臨床成效。但材料的磨損仍難避免，除了導致關節不穩定，材料磨耗產生的磨屑可誘發骨溶蝕，導致元件無菌鬆脫，最終需再置換。骨科醫材具少量多樣特性，不斷有新穎產品上市，其效果仍須仰賴更長期的臨床追蹤才能確認。 本生物力學實驗室透過體外生物力學測試以及體內生物反應實驗，評估傳統與新穎材料的差異。生物力學分析顯示，添加抗氧化的交聯材料與對照組相比，最高能提升26%的抗壓與40%的抗張強度。動物實驗的體內生物反應研究發現：添加抗氧化劑材料不會增加發炎反應，骨溶蝕反應與磨耗顆粒大小和總累積量有較大關聯性。進一步以動物模式評估口服藥物治療的可能性，發現藥物可能有助於改善發炎與骨溶蝕現象的趨勢。骨科創新材料的生物力學特性、臨床運用預測以及延伸治療等研究已發表於各領域別中的知名期刊

Lu YC, Chang TK, Yeh ST, Lin TC, Lin HS, Chen CH, Huang CH. Huang CH. Evaluation of graphene-derived bone scaffold exposure to the calvarial bone in-vitro and in-vivo studies. Nanotoxicology 2022; 16(1):1-15. (SCIE, TOXICOLOGY) (IF: 5.0, Ranking: 14/94=14.9%)

Lu YC, Hsu LI, Lin CF, Hsu CP, Chang TK, Cheng CC, Huang CH. Biomechanical characteristics of self-expanding sinus stents during crimping and deployment_A comparison between different biomaterials. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 2023; 138:105669. (SCIE, ENGINEERING, BIOMEDICAL) (IF: 3.9, Ranking: 44/96=45.8%)

Lu YC, Chang TK, Lin TC, Yeh ST, Fang HW, Huang CH, Huang CH. The potential role of herbal extract Wedelolactone for treating particle-induced osteolysis：an in vivo study. Journal of Orthopaedic Surgery and Research 2022; 17(1):335. (SCIE, ORTHOPEDICS) (IF: 2.6, Ranking: 34/86=39.5%)

Hsu CP, Lee PY, Wei HW, Lin SC, Lu YC, Lin JC, Huang CH. Gender differences in femoral trochlea morphology. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy 2021; 29(2):563-572. (SCIE, ORTHOPEDICS) (IF: 4.114, Ranking: 17/86=19.7%)

Chang TK, Lu YC, Yeh ST, Lin TC, Huang CH, Huang CH. In vivo and in vitro biological responses to graphene and graphene oxide-A murine calvarial animal study. International Journal of Nanomedicine 2020; 15:647-659. (SCIE, PHARMACOLOGY & PHARMACY) (IF: 8.0, Ranking: 17/278=6.1%)

Huang CH, Lu YC, Hsu LI, Liau JJ, Chang TK, Huang CH. Effect of material selection on tibial post stresses in posterior-stabilized knee prosthesis. Bone & Joint Research 2020; 9(11):768-777. (SCIE, ORTHOPEDICS) (IF: 4.6, Ranking: 8/86=9.3%)

Lu YC, Wu CY, Chang TK, Huang CH, Huang CH. Elastoplastic behavior of highly cross-linked and vitamin E-stabilized polyethylene-A biomechanical study. Clinical Biomechanics 2018; 59:152-158. (SCIE, ORTHOPEDICS) (IF: 1.8, Ranking: 53/86=61.6 %)

Lu YC, Chang TK, Yeh ST, Fang HW, Lin CY, Hsu LI, Huang CH, Huang CH. The potential role of strontium ranelate in treating particle-induced osteolysis. Acta Biomaterialia 2015; 20:147-154. (SCIE, ENGINEERING, BIOMEDICAL) (IF: 9.7, Ranking: 9/96=9.4%)