• 2021年第6期文章目次
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      2021, 36(6).

      摘要 (110) HTML (0) PDF 968.67 K (3) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 封面

      2021, 36(6).

      摘要 (71) HTML (0) PDF 27.51 M (3) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 《医用生物力学》2021年第36卷总目次

      2021, 36(6).

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      摘要:

    • >专家论坛
    • 生物力学科学基金项目申请特点分析与发展建议

      2021, 36(6):835-840.

      摘要 (208) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍2021年度力学学科国家自然科学基金有关项目的申请情况,分析力学学科各分支学科特别是生物力学基金项目申请的布局特点,指出基金项目申请中存在的一些问题,并提出对生物力学交叉融合和学科发展的几点建议。

    • >论著
    • 基于Weaire-Phelan结构的Ti6Al4V多孔支架力学性能研究及数值模拟

      2021, 36(6):841-848.

      摘要 (109) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究基于lattice Weaire-Phelan(LWP)结构支架的力学性能,并利用有限元方法精确模拟多孔支架的整个压缩过程。方法 采用选择性激光熔融(selective laser melting,SLM)技术制造具有不同孔隙率的Ti6Al4V(TC4)多孔支架。通过单轴压缩试验测试样件力学属性,并与人体骨骼及其他支架结构进行对比。验证4种材料模型对多孔支架压缩仿真结果 的影响。结果 LWP支架展现出与人体松质骨十分接近的弹性模量以及高于大多数皮质骨的屈服强度。与其他支架结构相比,LWP支架具有几乎最小的弹性模量和最大的屈服强度。利用本文提出的材料模型,即Johnson-Cook本构模型和动态几何应变失效模型(Johnson-Cook constitutive model and failure model based on dynamic geometric strain,JCDG),模拟出的结果 与试验数据非常接近。结论 作为骨修复材料,LWP支架展现出比其他支架结构更优秀的力学性能。与其他材料模型相比,JCDG更有利于构建出合理的多孔支架压缩仿真模型。

    • 生长棒不同固定术式治疗早发性脊柱侧凸的生物力学分析

      2021, 36(6):849-854.

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      摘要:目的 研究生长棒技术治疗早发性脊柱侧凸过程中不同上固定节段选择对术后脊柱生物力学特性的影响。方法 利用有限元技术分别建立同一患者行生长棒术前以及术后T1~L4、T2~L4、T3~L4固定共4个脊柱模型(C6~S1节段),在C6上表面分别施加7 N·m力矩载荷和1 rad角位移载荷,分析上固定椎体邻近结构的生物力学特性。结果 生长棒术后脊柱整体活动度(range of motion, ROM)显著下降,固定T2~L4节段时,脊柱活动受限最大,邻近椎体代偿性活动显著增加,椎间盘应力增大最明显。结论 生长棒上固定选择T2节段时,术后发生交界性胸椎后凸和脊柱退行性病变的风险最高,在临床手术中应加以避免。

    • 基于有限元分析的3D打印脊柱侧弯矫形器局部优化设计

      2021, 36(6):855-861.

      摘要 (95) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 对计算机辅助设计的3D打印脊柱侧弯矫形器进行优化设计,从而使其实现具有良好力学强度和模型轻量化等优点。方法 利用手持式三维扫描仪对志愿者躯干体廓进行扫描,构建志愿者体表模型;根据三点力原理、牵引及免荷原理,对志愿者体表模型进行修型,设计出压力区和释放区,初步设计出脊柱侧弯矫形器模型;采用正交试验方法 对32种不同尺寸的镂空组合进行局部优化对比研究,根据优化结果 ,对脊柱侧弯矫形器模型进行镂空处理和生物力学分析,对比镂空设计的3D打印脊柱侧弯矫形器的应力分布,验证矫形器模型的优化效果。结果 采用半径为9 mm的圆孔和间距23 mm的局部镂空优化设计(局部减重约40%),可得到质量更轻、透气性更好和足够强度的3D打印脊柱侧弯矫形器。结论 基于有限元生物力学分析,采用非压力区域的局部圆孔镂空优化设计,可以实现3D打印脊柱侧弯矫形器的打印材料减少、透气性增加等优点,最终可提高患者的穿戴舒适度和依从性。

    • Fontan术血流动力学非牛顿特性研究

      2021, 36(6):862-868.

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      摘要:目的 分析计算模拟中血液非牛顿特性对Fontan术后血流动力学的影响。方法 基于Fontan术后患者个体化三维血管模型,临床超声实测数据作为边界条件,分别选取常用的牛顿流体模型、非牛顿流体模型中的Casson模型与Carreau模型进行血流动力学模拟,计算血流分配比、能量损失、壁面切应力、非牛顿重要性系数等血流动力学参数,比较不同流体模型之间血流动力学参数差异。结果 流体模型对血流分配比影响小,非牛顿流体模型的能量损失较牛顿流体模型高,其中Casson模型最高。在下腔静脉中有明显回流、血流扰乱区域,并伴有低壁面切应力分布。在低流速时,牛顿流体模型下腔静脉血流扰乱更明显。非牛顿重要性系数显示在下腔静脉的非牛顿特性显著。结论 非牛顿特性在下腔静脉的低速回流区域影响显著,模拟患者个体化的Fontan血流动力学时应考虑血液的非牛顿特性。

    • 儿童主动脉瓣单叶置换术后瓣叶适应性的数值分析

      2021, 36(6):869-876.

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      摘要:目的 探究儿童主动脉瓣单叶置换(single aortic valve replacement, SAVR)术后主动脉瓣关闭不全(aortic insufficiency, AI)的生物力学机制,并提出应对措施。方法 构建理想化主动脉瓣模型及术后生长模型。改变置换瓣叶游离缘长度、瓣叶高度以及改进设计的一种凹型结构,比较不同结构尺寸对术后主动脉瓣运动同步性和关闭性能的影响。结果 置换瓣叶的闭合滞后于自体瓣叶,自体瓣叶贴合于置换瓣叶游离缘下方2 mm处。术后6年出现明显AI。增加瓣叶高度不能改善术后效果,且会增加瓣叶的最大应力。增加游离缘长度10%能够改善术后效果,当游离缘增加15%,会造成主动脉瓣过长,导致主动脉瓣产生不良的贴合。凹型主动脉瓣较传统结构更有利于瓣叶对合,能够有效降低最大应力20%,效果最佳。结论 儿童行SAVR术后,会使瓣叶运动不同步,对合点发生偏移,术后6年出现AI现象。建议裁剪为增加游离缘长度10%的凹型结构,不建议增加瓣叶高度。

    • 不同程度肾积水对肾盂尿流动力学影响的模型研究

      2021, 36(6):877-882.

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      摘要:目的 基于计算流体动力学方法,研究不同程度肾积水中尿液的尿流动力学变化,从而评估肾积水程度对肾脏排石能力的影响。方法 建立分支型肾盂A组(正常A1、轻度肾积水A2、中度肾积水A3、重度肾积水A4),成熟壶腹型肾盂B组(正常B1、轻度肾积水B2、中度肾积水B3、重度肾积水B4),胚胎壶腹型肾盂C组(正常C1、轻度肾积水C2、中度肾积水C3、重度肾积水C4)共12个模型,通过计算流体力学计算尿液在肾小盏颈部、肾大盏颈部、肾盂出口处的流速及速度矢量。结果 随着肾积水程度的增加,尿液在肾小盏颈部、肾大盏颈部、肾盂出口处的流速逐渐降低。在肾脏集合系统内的循环停滞区与速度边界层逐渐增大,结石受到的尿液剪切力随之降低,肾脏的排石能力也逐渐下降大。结论 肾积水会导致尿液的尿流动力学发生改变。在临床中选择肾结石治疗方式时,应该充分考虑不同程度肾积水对患者术后排石能力的影响,从而选择更合适的治疗策略。

    • 电动吻合器柔性转弯结构的设计与实验研究

      2021, 36(6):883-889.

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      摘要:目的 设计一种应用于电动吻合器的切口式柔性转弯结构,并研究其转弯性能。方法 对切口式柔性转弯结构进行设计与建模;建立转弯结构的运动学和静力学模型,并进行仿真计算;采用有限元仿真方法 研究3组结构在对称切口等刚度和变刚度下的应力、偏转角度、顶部位移及驱动力;搭建转弯结构性能测试实验平台,对仿真结果 和模型进行验证。结果 弯曲过程中,转弯结构理论模型与实验结果基本吻合;随着对称切口刚度的优化,变刚度转弯结构的最大应力分别下降20.64%和39.20%;变刚度结构弯曲时所需拉力最小,相较于等刚度结构下降33.41%,且顶端沿弯曲平面的位移(30.8 mm)最小;3组转弯结构最大偏转角度均可达到90°。结论 转弯结构运动学和静力学模型可用于其拉力和位置变化的计算;采用对称切口变刚度的结构转弯性能优于等刚度结构;切口式柔性转弯结构符合设计要求,满足电动吻合器的转弯需求。

    • 种植体不同设计参数对下颌骨牙齿种植的影响

      2021, 36(6):890-895.

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      摘要:目的 建立不同设计参数的种植体-下颌骨模型,观测种植体及周围骨质应力分布,分析不同设计参数对下颌骨牙齿种植的影响。方法 基于结构特征参数(种植体直径、螺纹深度、基台穿龈高度、螺纹形态),设计8组种植体模型,并分别进行下颌骨整体模型的装配。对模型施加静态150 N垂直、斜向45°两种载荷,分析骨组织和种植体von Mises应力峰值,探讨对von Mises应力峰值最敏感的种植体结构参数变量。结果 斜向载荷比垂直载荷对颌骨会产生更大的应力峰值。种植体直径是影响皮质骨von Mises应力峰值的关键因素;螺纹深度是影响松质骨von Mises应力峰值的关键因素;基台穿龈高度也会对颌骨von Mises应力峰值产生影响,但影响程度不如螺纹深度和种植体直径明显;螺纹形态对颌骨von Mises应力峰值几乎没有影响。结论 不同的种植体设计参数会影响颌骨不同组织的应力峰值,对于个性化种植需要慎重考虑种植体参数的选择。研究结果为口腔种植体的结构参数设计提供理论指导,为口腔种植手术精准预测提供参考。

    • 变应变率下骨骼肌连续介质本构模型

      2021, 36(6):896-902.

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      摘要:目的 针对不同结构耦合肌肉主被动行为无法考虑肌肉组织连续介质力学特性的问题,提出运用被动与主动耦合在同一个本构方程的方法,构建骨骼肌连续介质超弹性主被动本构模型。方法 为标定被动本构模型参数,给出单轴拉伸实验方法 及条件,并通过理论推导,介绍利用试验数据求解被动模型参数的具体方法。为验证主动模型的有效性,以实例对模型进行验证。结果 模型预测曲线与实验输出应力拉伸比曲线具有较好的一致性,在相同应变下的情况下,被动应力和总应力最大误差仅为20、40 kPa。结论 该连续介质超弹性本构模型能较好模拟骨骼肌的主被动行为,从而有利于下一步人体肌肉的建模与仿真。

    • 有核红细胞全血分选微管芯片实验研究

      2021, 36(6):903-909.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 设计微流控芯片分离全血中胎儿有核红细胞(fetal nucleated red blood cell, fNRBCs),实现有核红细胞的快速便捷获取。方法 利用有核细胞在血流作用下的边集效应以及细胞抗原抗体特异性黏附特点,设计微管流控芯片,分离全血中的fNRBCs。以脐血全血为例,通过免疫荧光计数,分析不同剪切率对fNRBCs富集效果的影响。结果 相较于简单静置黏附,增加剪切率可以增加直微管黏附有核红细胞的数量,细胞的富集效果随血流剪切率的增大先增大后减小。结论 利用直微管能够实现fNRBCs的全血快速有效捕获。研究结果 为无创产前诊断的发展以及胎儿细胞转移机制的探究提供实验参考。

    • 灌注速度对悬浮细胞在微流道中运动的影响

      2021, 36(6):910-915.

      摘要 (44) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 建立细胞灌注培养有限元模型,研究不同灌注速度对悬浮细胞运动的影响。方法 利用COMSOL Multiphysics建立细胞和微流道二维模型并进行网格划分,根据灌注速度不同分为3组,分别为u0=0.196 mm/s、u1=0.117 mm/s、u2=0.04 mm/s,利用流固耦合模块进行计算。结果 微流道中流场分布比较均匀。相同时间内,细胞悬液灌注速度之比u0∶u1∶u2=5∶3∶1,细胞在微流道中运动的位移之比D0∶D1∶D2=4.1∶2.9∶1,在速度成比例的情况下,细胞的位移也大致遵循相应的比例变化。灌注速度增加,会使细胞在运动过程中出现应力集中现象。细胞在运动过程中所受应力及流体剪切力均在安全值范围内,不会出现破坏现象。结论 采用一定速度进行灌注,能促使悬浮细胞不受损伤进入微流道内部;在体外组织工程产品的细胞种植时可以应用灌注技术。

    • 基于AnyBody仿真的太极拳不同步型特征

      2021, 36(6):916-922.

      摘要 (95) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 对比太极拳初学者和专业者不同步型的下肢运动学、动力学、肌肉力参数差异,为太极拳科学化及制定运动处方提供依据。方法 以练习时长超过3年的30名太极拳练习者为专业组,30名无太极拳经历初学者作为对照组。用BTS红外捕捉系统、Kistler三维测力台采集太极拳动作数据,以AnyBody 7.0建模仿真系统计算运动学、动力学、肌力参数。结果 专业组独立步膝关节屈伸角度、膝关节X轴受力明显大于对照组(P<0.01)。弓步、虚步、开立步、马步、仆步、独立步中,专业组下肢肌力均为大于对照组。专业组马步半膜肌、半腱肌、股二头肌肌力大于对照组(P<0.05),专业组仆步臀大肌、臀中肌、臀小肌、阔筋膜张肌、股外侧肌、股二头肌肌力大于对照组(P<0.05),独立步股外侧肌、股内侧肌、股二头肌、胫骨前肌肌力大于对照组(P<0.05)。结论 太极拳练习时,膝关节为主要发力关节,专业者下肢用力明显大于初学者。独立步对髋关节影响较大,弓步、仆步对膝关节影响较大。不同水平太极拳练习者对下肢肌肉的激活程度不同,初学者练习时要针对不同动作影响刺激的肌肉,有针对性地区分练习,进而促进下肢肌肉协同用力。

    • 髋离断假肢接受腔-残肢站立期静态有限元分析

      2021, 36(6):923-928.

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      摘要:目的 利用有限元分析方法研究髋残肢在支撑阶段与髋离断假肢接受腔生机界面的力学特性,为优化、设计髋接受腔结构提供理论依据,为评估髋接受腔舒适度提供研究基础。方法 根据患者残肢CT扫描模型,采用逆向建模的方式,三维重建骨骼、软组织以及接受腔模型。利用有限元方法 研究站立状态下残肢-髋接受腔界面正应力及剪切应力的分布情况,并通过设计压力采集模块系统进行验证。结果 残肢与髋接受腔界面应力主要分布在腰部和残肢底部,位于残肢其余区域的界面应力则分布较为均匀。有限元计算结果和压力采集模块系统测量结果 有较好的符合。结论 为能较好实现髋接受腔功能传递性和安全舒适性,需要充分考虑残肢腰部和底部的受力以及残肢与接受腔的配合度。

    • 羊颈椎半椎板切除、全椎板切除及椎板回植成形的实验研究

      2021, 36(6):929-934.

      摘要 (66) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究半椎板切除、全椎板切除及椎板回植成形对颈椎稳定性的影响。方法 将14例新鲜成年绵羊颈椎标本(C2~7)分为两组,每组7例。每例标本均被施加前屈后伸、左右侧弯和左右轴向旋转6个方向3.0 N·m载荷,测量C3~6运动节段在不同载荷下的运动范围(range of motion, ROM)及中性区(neutral zone,NZ)。对第1组进行完整状态、C5半椎板切除和C4~6半椎板切除3种状态下标本ROM和NZ的测量。对第2组进行完整状态、C4~6全椎板切除和C4~6椎板回植成形3种状态下标本ROM和NZ的测量。结果 与完整状态比较,C5半椎板切除和C4~6半椎板切除状态下标本ROM和NZ没有明显差异,且C5半椎板切除和C4~6半椎板切除两种状态之间标本ROM和NZ也没有显著性差异。与完整状态比较,C4~6全椎板切除与C4~6椎板回植成形状态下在前屈后伸载荷下ROM有显著增大(P <0.05)。C4~6椎板回植成形与C4~6全椎板切除状态比较,标本在后伸载荷下ROM明显减小(P<0.05);而其余载荷下,椎板回植成形和全椎板切除ROM之间没有显著性差异。结论 半椎板切除后,颈椎标本ROM和NZ无明显增加,并不影响颈椎的稳定性。全椎板切除后,颈椎标本在前屈后伸载荷下的ROM和NZ明显增加,颈椎稳定性受影响。椎板回植成形术并没有明显改善椎板切除术后颈椎的稳定性。

    • 可降解镁合金接骨板体内降解行为及力学性能

      2021, 36(6):935-939.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究可降解镁合金接骨板修复骨折过程中的降解行为及力学性能。方法 将36只成年新西兰兔随机分为实验组(镁合金接骨板组,n=18)及对照组(钛合金接骨板组,n=18),分别利用镁合金接骨板及钛合金接骨板进行骨折固定。术后通过X线片检查、扫描电镜检查、能谱分析、失重试验及4点弯曲试验,评价镁合金接骨板修复骨折过程中的降解行为及力学性能变化规律。结果 镁合金接骨板在体内可逐渐降解;镁合金接骨板随着体内植入时间延长,其降解逐渐加深,且表面为均匀腐蚀;镁合金接骨板随着降解过程的加深,力学性能逐渐减弱。结论 镁合金接骨板在体内可随着骨折愈合而逐渐降解,其力学性能也逐渐衰减,但是其仍能满足骨折内固定的要求,是一种良好的新型可降解骨科植入材料。

    • 利用肌肉硬度测试仪评估成年人竖脊肌硬度的信度研究

      2021, 36(6):940-944.

      摘要 (71) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 应用新型肌肉硬度测试仪评估不同支撑平面对健康成年人竖脊肌的影响,并进行信度研究。方法 招募20名健康成年人。每位受试者先后坐在两种软硬不同的支撑平面(瑞士球和硬面椅)上由治疗师A完成竖脊肌硬度测量后,治疗师B按同样方法 对所有受试者再次进行测量。治疗师A于5 d后按同样方法对所有受试者再次进行测量。结果 同一治疗师与不同治疗师应用新型肌肉硬度测试仪在瑞士球和硬面椅上评估受试者竖脊肌硬度信度均为优秀。受试者坐于瑞士球上时竖脊肌硬度显著高于硬面椅。结论 应用新型肌肉硬度测试仪在不同支撑平面上评估受试者竖脊肌硬度切实可行,且信度较高,可用于临床康复训练及评估。瑞士球训练是有效激活成年人竖脊肌的一种训练方法。

    • 半蹲式跳伞着陆时最佳负重重心位置评估

      2021, 36(6):945-950.

      摘要 (61) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 通过跳伞着陆模拟实验分析负重重心位置对下肢关节运动的影响,进行损伤评估。方法 招募7名受试者进行负重跳伞着陆模拟实验,负重重心位置分别为背部下侧(位置1)、背部上侧(位置2)、腹部(位置3)。结果 负重重心在位置2处的垂直地面反作用力峰值显著小于(P<0.05)负重重心在位置1处;负重重心在位置2处髋关节矢状面关节力矩显著大于负重重心在位置1、3处;负重重心在位置2处髋关节吸收能量显著大于负重重心在位置1处;负重重心在位置2处髋关节矢状面角位移显著大于负重重心在位置1处,显著小于负重重心在位置3处;负重重心在位置2处髋关节矢状面角速度显著小于负重重心在位置3处。结论 不同的负重重心位置能够显著影响髋关节的动力学和运动学参数,负重重心在背部上侧处能够降低下肢损伤风险。研究结果可以为跳伞者背包负重重心位置评估、减少跳伞着陆损伤提供依据。

    • 足弓差异对动静态足踝功能的影响

      2021, 36(6):951-956.

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      摘要:目的 通过运动生物力学手段从动、静态两个方面评价不同足型受试者足踝功能的差异,为足踝运动研究提供理论支持和参考依据。方法 对65名受试者以足弓指数区分成扁平足、低弓足和正常足3组,采用单因素方差分析3组受试者静、动态足踝功能指标的差异。结果 在静态足踝功能方面,正常足踝关节适应性(malleolar valgus flexibility,MVF)显著高于低弓足和扁平足(P<0.05);在纵弓适应性(arch height flexibility,AHF)上,负重对正常足的影响相比于扁平足较小(P<0.05),3组横弓适应性(transverse arch flexibility,TAF)无统计学意义。在动态足踝功能上,缓冲阶段正常足在受力偏移幅度和时间均高于其他两组(P<0.05);在过渡阶段,正常足相比于低弓足和扁平足,过渡时间显著降低(P<0.05);在蹬伸阶段,正常足在蹬伸时间和蹬伸速度显著高于扁平足(P<0.05)。结论 负重增加时,低弓足和扁平足后足姿势维持能力和纵弓形态维持能力相比于正常足较差;低弓足和扁平足的足弓刚性和足底弹性相比于正常足较差,正常足在行走时表现出更好的承重缓冲能力、弹性向刚性过渡能力以及蹬伸效率。系统全面的评测体系对足踝损伤风险预测、运动能力评估具有重要意义。

    • 肥胖儿童短时间静态平衡特征

      2021, 36(6):957-962.

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      摘要:目的 通过比较肥胖和非肥胖儿童6种站立情况下的压力中心(center of pressure, COP)偏移,研究肥胖儿童短时间静态平衡特征。方法 应用Footscan人体平衡系统获取47名肥胖儿童和50名非肥胖儿童分别双足、单足睁眼和闭眼站立10 s时COP摆动参数。结果 在双足闭眼站立时,肥胖儿童前后方向上的最大动摇径显著大于非肥胖儿童。在左足睁眼站立时,肥胖男孩COP摆动速度、左右方向上的最大动摇径显著小于非肥胖男孩,肥胖女孩左右方向上的最大动摇径显著大于非肥胖女孩。在左足闭眼站立时,男孩的COP摆动速度显著大于女孩。结论 短时间内,双足闭眼站立时,肥胖儿童前后方向上的平衡能力比非肥胖儿童差;肥胖对不同性别儿童的静态平衡影响不同。左足睁眼站立时,肥胖男孩平衡能力优于非肥胖男孩,肥胖女孩平衡能力差于非肥胖女孩;左足闭眼站立时,女孩的平衡能力优于男孩,其他情况下男女无显著差异。由于肥胖及性别因素会影响儿童短时静态平衡能力,建议对于不同性别肥胖儿童减重采取不同的运动模式。

    • 躯干运动控制对落地过程中膝关节生物力学指标的影响

      2021, 36(6):963-969.

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      摘要:目的 明确躯干运动控制对单腿落地过程中膝关节生物力学的影响。方法 招募20名健康男性篮球运动员,采用 Vicon 运动捕捉系统、Kistler 三维测力台、Noraxon表面肌电测试系统测量在躯干控制条件下单腿落地过程中膝关节运动学、动力学和表面肌电的参数。结果 深吸气落地和带杆落地与自然落地比较在触地时刻膝关节屈曲角、峰值屈曲角、峰值屈曲力矩有统计学差异,触地时刻膝关节屈曲角、峰值屈曲角显著增大,峰值屈曲力矩显著减小;深吸气落地和带杆落地膝关节峰值外翻角、峰值外翻力矩及膝关节腘绳肌、股四头肌肌肌电活动量差异无统计学意义。结论 深吸气或带杆落地降低了篮球运动员落地运动中前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)损伤的风险,研究结果 为篮球运动员落地运动中ACL损伤预防提供理论基础。

    • 以IGF-1、NOS、FGF23和硬骨素为靶基因的骨细胞力学响应微小RNA的筛选

      2021, 36(6):970-977.

      摘要 (69) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 筛选骨细胞分泌因子相关力学响应微小RNA(microRNA, miRNA)。方法 分别向体外培养骨细胞和成骨细胞施加周期性张应变(ε=2.5,f=0.5 Hz),采用miRNA芯片筛选出仅在骨细胞中差异表达的miRNA。通过生物信息学技术,从这些miRNA中进一步筛选出靶基因为胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor-1)、NO合成酶(nitric oxide synthesase, NOS)、成纤维细胞生长因子23(fibroblast growth factor 23, FGF23)和硬骨素(sclerostin, SOST)等分泌因子的miRNA,与小鼠跑台锻炼后芯片检测出的小鼠股骨组织差异表达miRNA进行比较,然后随机选4个miRNA进行定量PCR验证。结果 仅在体外经力学刺激的骨细胞中差异表达的77个miRNA中,筛选出22个靶基因为4种分泌因子(IGF-1、NOS、FGF23、SOST)的miRNA,并进一步筛选出11个在跑台锻炼后的小鼠骨组织中以同样趋势差异表达的miRNA,其中随机选出的miR-361-3p、miR-3082-5p、miR-6348和miR-706,也在骨细胞和骨组织中以同样趋势同样差异表达。结论 诸如miR-361-3p、miR-3082-5p、miR-6348和miR-706仅在骨细胞中差异表达的力学响应miRNA,很可能通过调节分泌因子影响成骨分化或骨代谢。

    • 中等强度运动训练结合仙灵骨葆胶囊对去势大鼠骨代谢的影响

      2021, 36(6):978-983.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 观察中强度运动训练结合仙灵骨葆胶囊对去卵巢大鼠骨密度(bone mineral density, BMD)、骨代谢及股骨生物力学的影响,为防治骨质疏松提供实验室参考。方法 50只雌性SD大鼠随机分为5组,每组10只。A组为正常对照,B组切除卵巢1周后灌胃给予1 mL生理盐水,C组切除卵巢1周后进行中等强度的运动训练(运动速度为20 m/min,每天持续时间为60 min,连续5 d/周),D组切除卵巢1周后灌胃给予1 mL仙灵骨葆胶囊[0.4 g/(kg·d)],E组切除卵巢1周后灌胃给予1 mL仙灵骨葆胶囊+中等强度的运动训练,连续治疗8周后,进行血液生化指标检测,以及股骨、L5椎体BMD、Micro-CT检测与生物力学检测。结果 与B组比较,C~E组的血液生化指标均有不同程度的改善,L5椎体、股骨骨密度升高,股骨(或L5椎体)的骨体积分数、骨小梁数目、骨小梁厚度升高,骨小梁间隙与结构模型指数降低,L5椎体最大载荷、最大挠度及最大应力升高,股骨最大载荷、弹性载荷、弹性挠度、弹性模量、弹性应力、最大应力及弹性挠度升高,其中均以E组效果最明显。结论 中等强度运动训练结合仙灵骨葆胶囊治疗可提升去卵巢大鼠BMD,改善骨代谢与骨微结构,提高骨力学性能,两者具有协同作用。

    • 步态生物力学大数据分析研究进展

      2021, 36(6):984-989.

      摘要 (119) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究目前步态生物力学大数据分析的前沿进展。方法 以2011~2020年步态生物力学大数据分析相关的科技文献为研究对象,运用内容分析法,从主题结构、层级水平、模型类型和分析技术4个方面进行分析与讨论,并在此基础上对步态生物力学大数据分析的未来研究进行展望。结果 大数据分析在步态生物力学的应用领域主要有5个层面,分别为干预和康复、运动训练、假肢设计和评估、了解病因和诊断、了解人移动的特点;步态生物力学领域大数据分析分为3个层级水平,其中描述性分析是使用最多的类型,约占41%;系统回顾步态生物力学领域大数据分析的模型和具体技术;拓扑数据分析是一个非常有前途的大数据探索工具。结论 大数据技术在步态生物力学和临床医学研究中具有巨大潜力。

    • 2015~2019年《医用生物力学》杂志发文情况分析

      2021, 36(6):990-994.

      摘要 (85) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 分析《医用生物力学》杂志2015~2019年杂志发文情况,为进一步提高办刊质量提供参考。方法 依据《中国科技期刊引证报告(核心版)》公布的数据,对杂志2015~2019年被引指标和来源指标进行统计分析。结果 2015~2019年,杂志总被引频次、影响因子、引用刊数、来源文献量均保持稳定增长的趋势。84%的论文得到基金资助,报道内容的学科分布广泛。结论 杂志的5年学术影响力在不断提高。为进一步扩大杂志学术影响力,今后可在充分发挥编委会作用、缩短出版周期、加大期刊宣传和推广力度方面继续努力。

    • >综述
    • 无创中心动脉压测量的现状与展望

      2021, 36(6):995-1001.

      摘要 (61) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:心血管系统疾病是威胁居民健康的重要因素之一,居各种死因首位。因此,对人体心血管健康状况的监测和诊断尤为重要。相较于传统的外周动脉压,中心动脉压(central arterial pressure, CAP)与许多心血管事件发生有更高的相关性,通过测量CAP可以更加准确地反映人体血压的真实情况,并为诊断和疾病的预防提供重要依据。因此,实现高精度、高泛化能力、低成本的CAP无创测量方法一直是该领域的研究重点。结合国内外的相关文献,总结CAP测量现状,从参数测量与波形测量两个方面介绍相关的研究进展,并探讨现有方法的特点以及未来的发展方向。

    • 动脉粥样硬化发生过程中单核细胞的迁入与迁出机制

      2021, 36(6):1002-1008.

      摘要 (66) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:动脉粥样硬化的“损伤反应学说”指出,单核细胞在炎症信号引导下进入内膜,转化为巨噬细胞,吞噬胆固醇并最终转化为泡沫细胞,泡沫细胞可通过某些机制从斑块中迁出,这一过程决定了斑块的发展或消退。迄今为止,有关单核细胞迁入迁出的机制研究,主要集中在细胞因子/受体方面。CCL2 / CCR2、CCL5 / CCR5、CX3CL1 / CX3CR1参与单核细胞的募集和迁入,CCR7/CCL19/CCL21参与巨噬细胞从动脉粥样硬化斑块中迁出。此外,一些神经导向分子,如Netrin-1和semaphorin 3E,对单核细胞迁移具有抑制作用。然而,巨噬细胞迁出是一个受到细胞因子调控的复杂生物力学过程。开展巨噬细胞迁出斑块的生物力学研究,一方面有助于明确动脉粥样硬化发生、发展的具体力学过程,另一方面从生物力学角度可为斑块消退提供新的治疗思路。

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