• 2022年第2期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • 目录

      2022, 37(2).

      摘要 (74) HTML (0) PDF 386.31 K (86) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 封面

      2022, 37(2).

      摘要 (49) HTML (0) PDF 345.88 K (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >述评
    • 植介入生物材料的结构、力学特性与生物效应

      2022, 37(2):197-199.

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

      摘要:

    • >专家论坛
    • 力学环境调控骨基质仿生矿化

      2022, 37(2):200-210.

      摘要 (130) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:骨缺损一直以来都是威胁人类生命健康的重要原因,人工仿生骨修复替代材料是目前治疗骨损伤最为有效、 可行的解决途径之一。 要研发人工骨仿生材料,必先构建体外仿生矿化体系,以研究天然骨基质的矿化机制。 胶 原是矿化发生的模板,其交联度、直径、渗透压和表面电荷等性质会直接影响矿化的进行。 矿化发生的生化和力学 环境对矿化过程的影响也十分明显,特别是非胶原蛋白和流体切应力。 流体切应力是骨组织在微观环境下受到的 最主要力学刺激方式,对骨骼生长、修复以及健康维护都具有重要意义。 不同水平和加载方式的切应力对无定形 磷酸钙向骨磷灰石的转化、胶原纤维的自组装和定向排列以及分层纤维内矿化的形成具有显著作用。 本文总结影 响骨基质矿化的因素及其作用机制,重点介绍流体切应力对胶原矿化的调控作用,并展望未来的发展方向。

    • 材料生物力学2021年研究进展

      2022, 37(2):211-218.

      摘要 (143) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:机体组织具有复杂的三维动态结构,且受到多种形式的作用力。细胞从细胞外基质(extracellular matrix, ECM)中感受力学刺激,ECM构建的力学微环境调控细胞不同生物学功能。制备可模拟机体组织ECM力学微环境的生物材料是生物力学领域研究的热点和难点之一。生物材料的不同理化性质赋予材料特定的力学性能,进而影响细胞行为和功能。本文结合2021年材料生物力学领域的最新文献,特别关注新型材料生物力学对细胞生物学行为的调控和在组织工程中的应用,并探讨材料生物力学研究领域的未来发展方向。

    • >论著
    • 灌流载荷作用下软骨支架降解仿真研究

      2022, 37(2):219-224.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 通过数值模拟研究灌流力学刺激对支架降解的影响,实现对降解程度的预测。方法 基于灌流实验数据,利用Comsol建立流固耦合模型;采用ABAQUS软件建立支架有限元模型。基于这两种模型,模拟并预测支架的降解性能。结果 通过流固耦合仿真发现,15.79 mL/min灌流速度对支架产生的初始压强为7.89 mL/min时的2倍,但沿着支架厚度方向从表面到底层,两者的压强逐渐减小且数值接近;将降解本构及有限元模型相结合,实现了支架结构降解过程的动态仿真,获得的降解趋势数据与实验规律基本相符,在第56天残余分子量可以达到0.643,与实验数据相比,模拟精度高于98%。结论 灌流速度越大,支架受到的冲击压强越大;相同灌流速度下,支架表层的受力最大。建立的降解本构及有限元模型可以预测支架的降解规律。

    • 保存时间对兔髌韧带压缩力学性能的影响

      2022, 37(2):225-230.

      摘要 (36) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究保存时间对兔髌韧带压缩力学性能的影响,以期为韧带的离体保存提供参考信息。方法 通过万能拉伸试验机,测试兔髌韧带在-20 ℃下经不同保存时间(36 d内)后的压缩力学性能,通过扫描电镜观察胶原纤维的微观形态,差示扫描量热法检测胶原纤维的热焓和变性温度。结果 随着保存时间的增加,髌韧带在40%应变下压应力由19 kPa增至112 kPa,随后降至57 kPa。扫描电镜下观察发现,胶原纤维交联先增强后减弱。差示扫描量热法结果显示,热焓由59.47 J/g增至67.10 J/g,随后降至54.43 J/g;而变性温度由67.62 ℃增至77.28 ℃,随后降至64.10 ℃。结论 兔髌韧带在-20 ℃下保存,随着保存时间的增加,韧带的抗压强度先增强后减弱。该变化可能是胶原纤维的交联程度差异所致,胶原纤维的交联越强,压缩力学性能越强。

    • 离体猪气管异向力学特性及数值模拟研究

      2022, 37(2):231-237.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究猪气管和主支气管各向异性的力学性能,通过有限元数值模拟确定描述气管变形的本构模型。方法 将收集的猪气管沿轴向剖开并展成平面,以展开后的气管长度方向0°为起始角度,逆时针方向获得30°、60°、90°、120°、150°、180°共6个角度方向的标本。利用电子万能试验机分别对6个角度方向标本进行单轴拉伸试验,获得标本在不同角度方向的应力和应变。采用Mooney-Rivilin超弹性模型对实验数据进行非线性拟合,得到模型材料特性参数,建立气管和主支气管有限元模型,并进行拉伸数值模拟。结果 不同角度的气管标本拉伸呈现出不同的应力-应变;在气管中,30°、120°和150°方向样本的应力范围为1.0~1.5 MPa,60°和90°方向标本的应力范围为0.5~1.0 MPa,180°方向标本的应力范围为2.5~3.0 MPa;在主支气管中,30°、60°和150°方向标本的应力范围为0.8~1.0 MPa,90°和180°方向标本的应力范围为1.4~1.8 MPa,120°方向标本的应力范围为0.4~0.6 MPa,气管与主支气管有着明显的差异。经有限元模拟验证,Mooney-Rivilin本构模型适合于描述气管的小变形行为。结论 猪气管呈现较强的各向异性,Mooney-Rivilin模型可以表征气管小变形行为。研究结果为临床治疗中气管切除重建及支气管镜等手术器械介入治疗提供理论依据。

    • 冲击载荷下脂肪层的压缩性能

      2022, 37(2):238-243.

      摘要 (46) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 对脂肪的动态压缩性能开展研究,进一步揭示损伤机制,为医疗救治提供参考。方法 基于改进的霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验装置,对猪脂肪进行动态压缩实验,测量脂肪组织在不同应变率下的应力-应变曲线;对脂肪组织SHPB实验过程进行仿真分析;开展直径32 mm橡胶非致命弹侵彻人体腹部模拟靶标过程的数值模拟。结果 脂肪组织具有明显的应变率效应,两组高应变率下的应力-应变曲线近似为直线且斜率相近,弹性模量为3.25 MPa,约为准静态时的6倍;脂肪SHPB仿真曲线和实验曲线基本吻合,验证了所采用本构模型的正确性;非致命弹侵彻人体腹部过程中,皮肤表面出现了类似“水波”的环形凸起区域,脂肪层吸收了约67%的冲击动能。结论 脂肪组织的实验数据较为准确。数值模拟可以很好再现侵彻过程,为非致命武器对人体损伤效应的研究提供参考。

    • 空心钉与锁定钢板治疗股骨颈骨折的振动特性

      2022, 37(2):244-249.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的探讨股骨颈骨折术后植入空心钉及钢板后,髋关节固有和约束模态对内固定的影响。方法 对1名股骨颈骨折患者CT图像数据进行分析,提取髋关节边界生成髋关节三维模型,并建立常用内固定模型与髋关节模型装配,进行有限元仿真,重点分析振动特性。结果 振动对空心钉、钢板的内固定稳定性有一定影响,扭转的发生将破坏空心钉、钢板的固定环境,在骨折断端产生微小位移;在约束状态下,模态频率范围较低,振型的变形多发生在股骨头近端处,导致内固定以及假体发生松动的现象。从振动特性角度提出一种评判内固定稳定性的方法,发现空心钉内固定的稳定性优于近端锁定钢板。结论 选用内固定时需要考虑螺钉、钢板固有频率的影响,避免与股骨的固有频率相近,导致谐振的产生。研究结果对指导内固定材料的选用和结构、排列的设计具有一定借鉴作用。

    • 骨盆微创内固定生物力学分析与优化

      2022, 37(2):250-255.

      摘要 (47) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 对比2钉棒与3钉棒固定骨盆骨折的生物力学特性,研究骨盆微创手术中不同钉棒固定位置的力学效果差异。方法 建立2钉棒及3钉棒固定物植入后的骨盆力学模型,并通过有限元仿真对双腿站立、健侧和患侧单腿站立、坐姿下的生物力学特性进行对比分析,并通过临床实验验证3钉棒固定效果。结果 两种固定方式均能够恢复骨盆力学传递,但3钉棒固定后单侧站立时骨盆两侧应力更均衡,整体及断裂面处位移也更低。结论 3钉棒固定在稳定性方面的优异效果,更有利于骨折恢复。

    • 下胫腓联合新型微动弹性植入物背伸位力学分析

      2022, 37(2):256-261.

      摘要 (36) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究下胫腓联合新型微动弹性植入物背伸位的力学性能。方法 采用仿真和实验结合的方式。利用Mimics和CT数据建立踝关节背伸位正常模型、骨钉修复模型和微动弹性植入物修复模型,并用ANSYS Workbench 进行有限元分析。采用Instron E10000力学实验机对下肢标本进行力学实验,分别测5组实验数据并分析。结果 背伸位微动弹性植入物修复和正常模型的各项力学性能都更接近,但微动弹性植入物的应力大于骨钉应力。双尾分布的双样本异方差t检验结果表明,微动弹性修复模型和正常模型的反抗扭矩无显著性差异。结论 对背伸位,下胫腓联合微动弹性植入物修复力学性能优于骨钉修复;微动弹性植入物还有优化空间。

    • 飞行员机动飞行过程中颈椎动力学响应仿真及损伤预测

      2022, 37(2):262-267.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 采用有限元方法针对典型机动飞行动作过程中飞行员颈椎动力学响应进行仿真,并采用冲击损伤及疲劳损伤模型对飞行员颈椎组织损伤失效进行分析预测。方法 构建具有较高生物仿真度的颈部有限元模型,结合实例对模型的有效性进行验证。加载离心训练机不同模式下的过载曲线进行数值仿真,并采用通用颈椎损伤判定准则和生物组织疲劳损伤模型对组织的冲击损伤及疲劳损伤进行预测分析。结果 机动飞行动作下,过载冲击产生的椎骨、椎间盘最大应力分别为66.53、58.63 MPa,根据Nij损伤准则计算得到最大Nij为0.096,低于损伤耐受阈值1,不会对颈椎骨组织造成直接的急性损伤;引用生物组织疲劳损伤模型得知,松质骨在不间断重复加载超过40 000次的情况下发生疲劳失效破坏,考虑到飞行员有限的飞行生涯,椎骨骨组织不会因疲劳损伤积累而导致破坏。结论 研究结果在一定程度上有助于制定飞行员训练和飞行方案,也为其防护装备开发提供数据支持。

    • 半蹲式跳伞胫腓骨及踝关节骨折损伤分型及骨折区段分析

      2022, 37(2):268-273.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 对跳伞着陆中胫腓骨和踝关节骨折病例进行分型及损伤区段测量分析,探究伞伤骨折的主要类型和易发区段。方法 收集并筛选得到56例跳伞着陆骨折损伤病例,基于数字化X线片图像对胫腓骨和踝关节骨折分别使用AO-OTA标准和Lauge-Hansen标准进行分型,将与踝关节胫骨和距骨关节面的距离相等的平面定义为零平面,标定胫腓骨损伤最高和最低点以确定骨折区段并进行统计分析。结果 在胫腓骨和踝关节伞伤骨折中,胫腓骨一并骨折占80.4%。胫腓骨骨折以42-D/5.2(45.8%)、42-D/5.1(16.7%)为主要分型;踝关节骨折以旋前外旋型(59.4%),旋后外旋型(37.5%)为主要分型。在胫腓骨及踝关节伞伤骨折时,胫骨骨干在零平面向上57~143 mm、零平面以下6 mm至以上24 mm区段、腓骨在零平面以上4~45 mm、74~83 mm区段内均有超过50%概率存在骨折损伤。结论 在跳伞下肢损伤防护中,胫腓骨骨干均骨折的情况应被重点防护,旋前外旋和旋后外旋这两类踝关节骨折的扭转机制应该予以重点防护。

    • 附件磨损对牙齿移动影响的有限元分析

      2022, 37(2):274-279.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探讨隐形矫治中上颌尖牙矩形附件磨损对于尖牙移动的影响,为提高尖牙隐形矫治效率提供参考。方法 用获取的牙齿CBCT扫描数据,建立牙齿模型,并分别与磨损和完整附件组装。当矫治器对牙齿施加2°远中扭转、0.25 mm远中位移、0.1 mm压低位移和0.1 mm伸长位移后,比较磨损和完整附件组牙齿位移、牙周膜应力和牙根等效应力的变化。结果 用无托槽隐形矫治器对牙齿施加远中扭转和伸长位移力时,牙齿最大位移明显减小;磨损附件使牙齿在发生远中平移和伸长位移时,牙齿发生倾斜移动。磨损附件使牙齿受到远中扭转、远中平移、压低和伸长移动时,牙周膜最大主应力和牙根等效应力均减小。结论 附件磨损后会影响牙齿旋转和伸长的移动效率。当附件出现明显的磨损后,应该及时更换新附件,以保证附件能够正常发挥作用。

    • 不同稳定咬合板厚度对可复性前移位患者颞下颌关节应力分布影响

      2022, 37(2):280-286.

      摘要 (46) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 利用三维有限元方法比较双侧颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)可复性前移位(anterior disc displacement with reduction,ADDwR)患者在佩戴两种不同厚度稳定性咬合板后紧咬时TMJ应力分布改变。方法 根据患者CT、MRI影像数据,依次构建ADDwR患者牙尖交错位(工况1)与戴3、5 mm稳定咬合板咬合(工况2、3)时共3个TMJ有限元模型。分别给予3种工况中的下颌骨施加最大肌力60 s,之后对各工况中关节窝和髁突软骨表面、关节盘表面及双板区的最大等效应力进行评估。结果 各工况左侧TMJ内各结构等效应力均大于右侧。戴3 mm咬合板后,双侧关节盘均未发生复位,关节盘应力仍旧集中在后带及双板区,双侧关节软骨表面应力显著增加;戴5 mm咬合板后,右侧关节盘复位,关节盘最大应力位于中间带,关节软骨和双板区等效应力降低约40%,左侧关节盘未复位,关节窝软骨和双板区等效应力下降约6%。结论 ADDwR患者佩戴不同厚度咬合板,TMJ内应力及其分布模式均发生改变;5 mm稳定性咬合板可以减小ADDwR患者关节窝软骨及双板区表面应力,关节盘复位有利于缓解ADDwR患者TMJ应力。临床为ADDwR患者选择稳定性咬合板治疗时,在保证舒适前提下,较厚的咬合板可以获得更有利的应力分布。

    • 可折叠微板测量单细胞三维状态下的牵张力

      2022, 37(2):287-291.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 构建可用于单细胞培养的可折叠微板,建立微板折叠的有限元模型,计算单细胞三维收缩时的牵张 力。 方法 测量细胞牵张力引起微板折叠的角度,利用有限元模拟得到弯矩与折叠角之间的关系以及牵张力与弯 矩之间的关系,从而实现表征单细胞三维状态下的牵张力。 结果 HSF 和 MC3T3?E1 两种类型细胞在三维状态下 的单细胞折叠角度范围分别在 73° ~ 173°和 49° ~ 138°,由此测算出的细胞牵张力范围分别在 55 ~ 210 nN 和 52 ~ 161 nN。 结论 构建单细胞培养的可折叠微板表征单细胞在三维结构中牵张力的方法,对进一步发展三维状态下 细胞黏附、迁移和铺展中牵张力的计算具有一定参考价值。

    • 放疗中肿瘤生长数学模型及放射敏感性分析

      2022, 37(2):292-298.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 建立放射治疗下肿瘤生长及浸润的数学模型,数值模拟放射治疗对肿瘤生长的影响,并进行敏感性分析。方法 建立放射治疗前后肿瘤生长和浸润随时间演变的数学模型,模型包括肿瘤浸润过程中4个关键变量:肿瘤细胞、细胞外基质、基质降解酶和氧,利用线性二次(LQ)模型模拟放疗后的肿瘤细胞存活概率,探讨肿瘤放射治疗下不同放疗方案和系数对治疗效果的影响,并将传统放疗和术中靶向放射治疗进行对比分析。结果 在总剂量不变的前提下,放疗结果与放疗系数成正比,与放疗频率无关联;术中靶向放疗与标准治疗相比,治疗成效更好。结论 模拟结果和临床实验结果基本相符,术中靶向放疗作为一种更加有效的治疗手段,能够为临床肿瘤治疗提供一种新思路。

    • 10周北欧腘绳肌运动对膝关节离心控制屈曲角度和离心肌力的影响

      2022, 37(2):299-304.

      摘要 (52) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 比较10周不同支撑方式的北欧腘绳肌运动对膝关节离心控制屈曲角度和离心肌力的影响。方法 选取28名高校男子足球运动员,随机分为手支撑组(HS组,n=14)和非手支撑组(NHS组,n=14),进行10周北欧腘绳肌训练,对干预前后的膝关节离心控制屈曲角度和离心肌力进行测试。结果 10周北欧腘绳肌运动后,HS组、NHS组膝关节离心控制屈曲角度分别显著减小8°和10°,且NHS组比HS组小12°(P<0.05);HS组、NHS组腘绳肌和股四头肌离心运动峰力矩均显著增加,且NHS组腘绳肌离心运动峰力矩在角速度60°/s、120°/s时分别比HS组高16、13 N·m(P<0.05)。结论 非手支撑方式在改善膝关节离心控制屈曲角度和离心肌力方面均优于手支撑方式。本文建议将非手支撑的北欧腘绳肌运动作为足球运动员日常训练之一,用于预防腘绳肌损伤。

    • 下肢外骨骼人机耦合交互力特性分析

      2022, 37(2):305-311.

      摘要 (196) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 提出一种基于虚拟肌肉的人机耦合动力学建模方法,对穿戴外骨骼步行过程的人机交互力及穿戴者 肌骨系统的肌肉激活情况等特征进行量化分析。 方法 首先在穿戴外骨骼的步态实验中,利用人体动作捕捉系统 和自行开发的力学监测装置,同步获取穿戴者步行动力学、肌电信号、外骨骼驱动状态及局部的法向人机交互力信 息;然后,在肌骨系统建模环境中建立人机耦合模型,并以步态实验数据和外骨骼关节扭矩作为耦合模型的驱动信 息,进行逆动力学计算;最后,对模型的仿真数据与实验测试结果进行对比,量化评估下肢外骨骼人机耦合模型的 有效性。 结果 耦合模型逆动力学计算的法向交互力以及下肢肌肉激活情况与步态实验测量结果相比,在响应曲 线趋势上均具有良好一致性,其中交互力结果具有高程度的相关性( r = 0。931,P<0.01),均方根误差较小,下肢肌 肉激活程度峰值误差均小于 5% 。 结论 本文提出的人机耦合模型可有效计算人与外骨骼交互力。 该耦合模型的 建立为以后外骨骼结构优化与控制算法的验证与迭代,以及外骨骼助行助力功效的性能评估提供理论依据。

    • 老年人坐立转换时股骨近端应力分布的有限元分析

      2022, 37(2):312-316.

      摘要 (67) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 通过建立股骨近端有限元模型,分析在坐立(sit-to-stand, STS)转换站立阶段初期,股骨近端在自选速度起立和快速起立条件下的损伤风险。方法 将老年人股骨近端CT影像三维重建、逆向建模完成实体模型。通过材料赋值和网格划分建立有限元模型,基于有限元分析软件ANSYS,通过边界条件约束,并加载1.733、1.837 kN载荷,得到不同起立速度下股骨近端的应力分布和应变。结果 应力集中区域均为大转子内侧边缘和股骨颈。应力和微应变峰值出现在大转子内侧边缘。快速起立下应力峰值为30.16 MPa,微应变峰值为2 553.5;自选速度起立下应力和微应变峰值较低,分别为28.69 MPa和2 430.4。对于股骨颈应力集中区,快速、自选速度起立下应力范围分别为13.42~23.46、12.76~25.51 MPa。结论 频繁的STS转换会使老年人股骨近端有疲劳性骨折的风险;快速STS转换比自选速度STS转换对股骨近端有更高的损伤风险。

    • 正常国人盂肱关节在不同手臂抬高平面的运动学研究

      2022, 37(2):317-322.

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

      摘要:目的 探究正常国人盂肱关节在外展、肩胛平面外展和前屈时的相对位移,为盂肱关节不稳及肩峰下撞击等疾病的诊断、治疗和随访提供参考依据。方法 采用双平面系统结合模型-图像配准技术,测量13名健康志愿者在手臂外展、肩胛平面外展和前屈的整个过程中肱骨相对于肩胛骨的上下、前后的平移数据。结果 志愿者在手臂外展、肩胛平面外展和前屈时肱骨在前后方向上的总平移量分别为(4.0±1.3)、(4.1±1.5)、(4.8±1.9) mm,上下方向的总平移量分别为(3.0±1.0)、(3.1±1.1)、(3.3±1.5) mm。在整个运动过程中,不同手臂抬高角度的上下平移量具有显著性差异,但未发现其他显著性差异。结论 正常国人手臂抬高过程中,肱骨头平均位于肩胛盂的后上方,且前屈时的肱骨在上下、前后的运动范围均最大。在临床的诊断、治疗和随访过程中,患者行前屈位可能会获得更好的评估效果。

    • 1例Stanford B型主动脉夹层TEVAR术后新发破口的血流动力学分析

      2022, 37(2):323-328.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 基于血流动力学分析,探究1例B型主动脉夹层在腔内修复术(thoracic endovascular aortic repair, TEVAR)后发生新发破口的原因。方法 对1位B型主动脉夹层患者在TEVAR术后1、6、12、24月定期复查主动脉CT血管造影检查(computed tomography angiography,CTA)。基于各时期CTA影像,重建三维模型,进行形态学和血流动力学数值模拟分析。结果 相比于术后1月,术后12月真腔直径增加1.8倍,且主动脉整体扭曲度增加16.67%;术后1、6、12月,在心脏收缩期新发破口处最大血流速度分别高于支架远端锚定区平均流速69.6%、33.7%、92.1%,最大壁面剪切应力分别为平均剪切力的2.52、2.32、3.52倍;此外,最大时均壁面切应力(time-averaged wall shear stress, TAWSS)在术后1、6、12月分别为平均TAWSS的1.88、2.53、3.62倍。结论 TEVAR术后新发破口处主动脉真腔直径存在明显突变,且持续增大。导致该处主动脉血流流速加快,内膜长期承受高壁面剪切应力,进而引起新发破口。

    • 一种模拟血液循环系统实验研究

      2022, 37(2):329-334.

      摘要 (47) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究一种能够准确复现人体血流动力学环境的模拟血液循环系统(mock circulation system,MCS)用于心室辅助装置(ventricular assist device, VAD)、人工心肺机等人工器官研发过程中的体外测试。方法 建立一套包括体肺循环的双心驱动MCS,基本涵盖心血管系统的主要生理特征及功能,其中对瓣膜和动脉的模拟提出采用硅胶材料制作的新方式。该系统可以通过调整控制系统参数或结构参数来模拟正常人体、心衰、瓣膜疾病、动脉硬化以及外周阻性变化等多种生理环境,并利用传感器与控制系统实现压力、流量的实时显示、控制和数据保存。结果 该MCS模拟正常人体和多种病症下的血流动力学环境均与人体实际情况基本一致。并且新的瓣膜和动脉模拟方式减小了压力波动,使模拟效果更好。在模拟心衰病症下使用航天泰心HeartCon型VAD接入系统,可以看到其血流动力学环境(主动脉压力、左心室压力、心排量等)均能恢复到正常范围。结论 该MCS能够准确复现多种生理状态下体肺循环的血流动力学环境,为VAD等人工器官的性能测试和控制策略的设计提供有效的实验平台。同时,采用硅胶材料制作瓣膜和动脉的模拟方式也可以作为MCS研究中的新思路进一步完善。

    • 生理性周期性张应变通过激活AMPK磷酸化抑制血管平滑肌细胞迁移

      2022, 37(2):335-341.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探讨细胞能量代谢的关键调节因子 AMP激活的蛋白激酶AMPK在血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMCs)响应生理性周期性张应变力学刺激后对VSMCs迁移的影响。方法 采用 Flexcell-5000T体外细胞张应变加载系统,对大鼠原代培养的 VSMCs 施加10%幅度、1.25 Hz 频率的周期性张应变,模拟VSMCs在体内的生理性力学环境;以未加载周期性张应变的静态细胞为对照组,Western blotting 检测 VSMCs的 p-AMPK蛋白表达;划痕实验检测 VSMCs 迁移功能。结果 与静态组的细胞相比,生理性周期性张应变加载24 h后显著减少划痕愈合面积,提示生理性周期性张应变抑制VSMCs迁移;生理性周期性张应变加载3 h后,VSMCs的p-AMPK蛋白表达显著升高,而加载24 h后p-AMPK蛋白表达显著降低。在生理性周期性张应变加载条件下,孵育AMPK抑制剂可以在张应变加载3 h后显著降低 p-AMPK蛋白表达,而在张应变加载24 h后显著促进VSMCs迁移;在静态条件下孵育AMPK激活剂 AICAR 3 h后显著诱导p-AMPK蛋白表达,孵育24 h后显著抑制VSMCs迁移;提示p-AMPK蛋白表达参与调控VSMCs迁移。结论 生理性周期性张应变能通过激活p-AMPK蛋白表达,进而抑制VSMCs迁移,提示生理性周期性张应变调控VSMCs迁移对维持血管稳态具有重要意义。

    • 基于Matlab无创正压通气下呼吸道气阻与顺应性的在线测算方法研究

      2022, 37(2):342-347.

      摘要 (50) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 在无创正压通气下,避免对呼吸道内部进行操作以及自主呼吸和漏气的干扰等,研究有效在线动态测算呼吸道气阻(resistance, R)和顺应性(compliance, C)的方法。方法 在呼气末气流为0时,控制呼气支持压(expiration positive airway pressure,EPAP)跃降1个幅度为Δp和时间宽度为Δt的负脉冲气压;在该负脉冲气压作用下,呼吸道出现短暂释放气流;通过获得Δt时间段的释放气流计算R和C。另外,基于Matlab建立通气模型,模拟正常成人、急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)患者和慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)患者的呼吸,进行仿真实验,获取仿真数据并计算验证。结果 根据仿真数据计算得到正常成人、ARDS患者、COPD患者R和C与实践赋值的误差分别为1.6%和-1.6%、1.21%和-1.19%、-12.53%和14.32%。结论 该算法测算呼吸道R和C具有可行性和适应性。仿真研究结果有助于智能通气、比例辅助通气模式的研究与实现。

    • 四点跪位和手足位训练中躯干肌肉激活和共收缩模式比较

      2022, 37(2):348-354.

      摘要 (51) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 分析四点跪位和手足位训练在躯干肌肉活动和共收缩模式上的异同,探究手足位训练作为核心稳定性训练的可能性,并为实际训练提供建议。方法 19名健康受试者参与研究,随机执行四点跪位(4个)和手足位(3个)动作,同时测量两侧腹直肌、腹外斜肌、竖脊肌、多裂肌的表面肌电信号。分析并比较基于表面肌电信号,得到肌电平均振幅值和肌肉共收缩指数。结果 四点跪位和手足位训练的组内和组间比较中,单一肌肉激活程度和共收缩指数都表现出统计学差异。四点跪位右手左腿抬起时,所有肌肉激活程度都高于起始位。四点跪位左腿抬起时同侧多裂肌明显高于手足位。手足位右手抬时腹外斜肌和腹直肌激活度较高。对8条肌肉两两匹配对共得到28种肌肉配对方式,四点跪位起始姿势波动最小,说明脊椎最为稳定,而其他动作指数波动范围较大。结论 从肌肉激活程度和共收缩两方面,证明了手足位训练作为核心稳定性训练的可能性。手足位训练和四点跪位训练可分别用于腹部肌肉和背部肌肉锻炼,而对侧上下肢抬起时,腹肌和背肌都能得到很好的锻炼,但需注意避免运动损伤。

    • 膝骨关节炎患者本体感觉特征

      2022, 37(2):356-360.

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

      摘要:目的 探讨行单髁膝关节置换术(unicondylar knee arthroplasty,UKA) 和全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)膝骨关节炎( knee osteoarthritis,KOA)患者术前膝关节本体感觉特征。方法 选取单间室KOA患者29名,15例接受 UKA 治疗(UKA组),14例接受 TKA 治疗(TKA组)。术前1~3 d进行测试,对比UKA、TKA组KOA患者膝关节学会评分(knee society score, KSS)以及手术组与健康对照组的位置觉和运动觉特征。结果 UKA、TKA组之间KSS评分有显著差异,位置觉和运动觉无显著差异;UKA、TKA组患者术侧腿和未术侧腿之间位置觉和运动觉均无显著差异,对照组左、右腿位置觉和运动觉无显著差异;与对照组相比,UKA、TKA组在60°位置觉时术侧腿和未术侧腿均有显著差异,患者术侧腿和未术侧腿的运动觉也均有显著差异。结论 与健康对照组相比,KOA患者术前的膝关节本体感觉明显减退,但UKA、TKA组患者术前本体感觉特征相近。

    • 护踝类型对落地时下肢运动学的影响:Meta分析和系统评价

      2022, 37(2):361-368.

      摘要 (148) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 系统评估护踝对运动员和普通大学生落地时踝关节运动生物力学的影响,为不同运动水平人群选择护踝提供理论依据。方法 以(“护踝”或“踝关节支撑”)和(“落地”或“起跳”)和(“生物力学”或“运动学”或“动力学”或“肌电”或“神经肌肉”)为主题在CNKI、万方等数据库进行检索;以“(ankle brace OR ankle braces OR ankle bracing OR ankle support) AND (landing OR land OR jump OR hopped OR hopping) AND (biomechanics OR kinematics OR kinetics OR electromyography OR neuromuscular)”为英文检索策略,检索Web of science、EBSCO、PubMed等数据库,检索期限为2000年1月~2020年12月。选用Cochrane偏倚风险评估工具对纳入文献进行质量评价,采用Meta分析中的亚组分析确定不同类型护踝对踝关节运动学的影响。结果 共13项研究、222名受试者纳入Meta分析。对于运动员,两种护踝均可减少踝关节内翻(弹性护踝:26.7%,SMD=-1.647,P=0.040;半刚性护踝:25.8%,SMD=-0.562,P<0.001),但仅弹性护踝可减少踝关节跖屈8.4%(SMD=-3.42,P=0.021)。对于普通大学生,两种护踝均可减小踝关节内翻(弹性护踝:35.4%,SMD=-1.000,P=0.013;半刚性护踝:31.1%,SMD=-0.881,P<0.001)、跖屈(弹性护踝:23.3%,SMD=-1.381,P<0.001;半刚性护踝:36.3%,SMD=-1.605,P<0.001)。结论 两种护踝对有5年以上训练史的业余篮球、排球、跑步运动员均有一定的预防作用,弹性护踝可以限制落地时踝关节内翻和跖屈,而半刚性护踝只能限制踝关节内翻,故弹性护踝的预防效果更好。对于无任何训练背景的普通大学生,两种护踝均可限制踝关节内翻和跖屈,其中弹性护踝对内翻限制更大,半刚性护踝对跖屈限制更明显。因此,若普通大学生有跟腓韧带损伤史,优先考虑选用弹性护踝;有距腓前韧带损伤史的普通大学生,

    • >综述
    • 外泌体在力相关牙周炎症反应中的作用

      2022, 37(2):369-373.

      摘要 (30) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:外泌体是细胞分泌的含有多种分子成分的细胞外囊泡,可以通过自分泌和旁分泌作用来发挥细胞间物质运 输和信号交流的功能。 外泌体在体内存在广泛,参与多种生理、病理过程,包括与力相关的炎症反应。 牙周组织中 存在着力学刺激感受细胞,可以感受牙齿受到的应力。 其中,适量的力学载荷可以维持牙周组织的健康,而过度的 力学载荷则可能引起牙周组织的破坏和吸收,导致牙周组织发生炎症反应。 本文对外泌体在力相关的炎症反应, 尤其是牙周组织炎症反应中的作用进行综述。

    • 细胞因子介导的骨骼肌系统与免疫系统间调控网络

      2022, 37(2):374-378.

      摘要 (25) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:骨骼肌系统与免疫系统之间存在着紧密的调控网络,两者共同参与骨骼肌系统和免疫系统的功能调节和应 答,细胞因子则是构成这一调控网络的重要信号分子。 骨骼肌萎缩所产生的细胞因子与骨骼肌加负荷力学刺激所 产生的细胞因子具有不同的组成与生物学效应;正常免疫系统与异常免疫功能也可通过不同细胞因子的协同作用 对骨骼肌施加影响,据此形成两大系统间复杂的调控网络。 本文对细胞因子介导的骨骼肌系统与免疫系统间调控网络 展开综述,以期为骨骼肌萎缩的防治和机体免疫功能提高的力学干预提供理论依据。

    • 鼓膜穿孔与鼓膜修补材料的有限元分析及临床研究进展

      2022, 37(2):379-384.

      摘要 (36) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:鼓膜穿孔是耳鼻咽喉科常见的疾病之一,造成鼓膜穿孔的原因主要有中耳炎及外伤等。 随着有限元分析方 法的快速发展,该方法被应用于鼓膜穿孔及修补材料的临床研究中。 通过建立中耳有限元模型,从生物力学角度 分析鼓膜穿孔及常用鼓膜修补材料的特点,并与临床应用结果相结合。 对近年来鼓膜穿孔及其修补材料的有限元 分析及临床研究进展进行总结。

当期目录


年第卷第

文章目录

过刊浏览

年份

刊期

点击排行

引用排行

下载中心

关闭