• 2022年第37卷第1期文章目次
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      2022, 37(1).

      摘要 (139) HTML (0) PDF 390.32 K (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 封面

      2022, 37(1).

      摘要 (78) HTML (0) PDF 1.32 M (4) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >述评
    • 从基质黏弹性和钙信号深入理解骨性关节炎发病机制

      2022, 37(1):1-3.

      摘要 (181) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:细胞外基质普遍具有黏弹性特征。在骨性关节炎(osteoarthritis,OA)中,分解代谢过程改变软骨细胞功能性周基质的黏弹性特性。软骨细胞通过一系列力敏感受体和离子通道感受和响应基质力学微环境的变化,与此同时激活复杂的下游信号通路并调控与OA病理密切相关的细胞过程。深入理解关节软骨细胞感受基质微力学环境的力转导机制将有助于软骨组织工程基质微环境构建和OA精准靶向治疗。本文简要评述Agarwal等人关于基质黏弹性调控软骨细胞的力转导机制,并拓展讨论与之相关的最新研究进展。

    • >专家论坛
    • 从生物力学角度看腰椎手术发展

      2022, 37(1):4-17.

      摘要 (191) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:外科手术作为腰椎退行性疾病(lumbar degenerative diseases, LDDs)的重要治疗手段,其进展依赖于人们对脊柱生物力学理念的理解与革新。充分认识腰椎衰老退变过程中生物力学改变是理解LDDs发病过程、改革LDDs手术策略,进而采用针对性更强、更微创治疗方法的重要基础。本文阐述LDDs与椎体、椎间盘及椎旁肌退变生物力学之间关系,并按照腰椎手术特点,将腰椎手术发展史大致划分为无内植物时代(1980年前)、内植物时代(1980~1990年)、脊柱融合时代(1990~2010年)及精准微创减压时代(2010年往后),分别凝练各时代重要生物力学研究对腰椎手术发展的意义。从生物力学角度而言,脊柱手术发展史就是随着人们对脊柱生物力学认识不断深入而变革手术策略的发展史。紧跟生物力学研究不断深入,一步一脚印开发更适应脊柱生理生物力学特征的治疗策略,从而指导未来脊柱手术发展方向。

    • 肌骨系统生物力学建模2021年研究进展

      2022, 37(1):18-26.

      摘要 (215) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:肌骨系统生物力学模型具有精确的人体解剖结构和良好的生物逼真度,能够较为精准有效地描述肌骨生物力学状态、预测肌骨内部力学响应,故被广泛应用于人体肌骨系统生物力学研究、骨科疾病诊断和治疗、植入体优化设计及术前规划。2021年国内外关于肌骨系统生物力学建模方法的最新进展主要体现在个体化有限元建模、统计模型建模和肌骨系统建模3个方面。基于此,本文结合最新相关文献,总结上述建模方法的研究进展和主要应用,并探讨肌骨建模未来的发展方向。

    • >论著
    • 股骨头坏死松质骨生物力学特征的空间分布规律

      2022, 37(1):27-32.

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

      摘要:目的 探究股骨头坏死中松质骨微观结构参数和力学性能的空间分布规律,为临床诊断中科学评估病灶对病情的影响提供理论依据。方法 结合影像学测量和数值模拟方法,定量分析不同区域松质骨的微观结构参数和力学性能,分别从冠状面、矢状面和水平面投影方向上探究松质骨生物力学特征的空间分布特点。结果 在股骨头冠状面和矢状面投影方向上,松质骨的微观结构特征与力学性能大致呈Y型分布,Y形区域内松质骨的力学性能高于其他区域,该分布特点与股骨头内的主压应力束的位置相吻合。结论 位于股骨头Y形区域内的坏死灶对股骨头内应力分布的影响程度会更大,更有可能导致病情恶化。临床诊断中应充分考虑坏死灶和Y形区域的位置关系。

    • 全髋关节置换术对股骨近端骨重建的影响

      2022, 37(1):40-44.

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

      摘要:目的 采用Wolff骨重建理论分析全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)对股骨近端骨重建进程的影响。方法 根据骨重建控制方程,利用Python语言编写骨重建程序。在ABAQUS软件中分别建立术前股骨模型与术后股骨及假体有限元模型。对比THA手术前后骨重建进程,分析假体植入对THA术后中远期股骨力学性能的影响。结果 假体植入后,股骨近端应力持续降低,受力点由股骨头转移到假体,出现明显的应力遮挡现象。应力遮挡区域内骨丢失现象严重。股骨干皮质骨变薄,应力遮挡有所缓解。假体底端内侧受挤压,应力显著高于外侧,此处骨质分布不均。结论 THA术后股骨近端内侧出现明显的应力遮挡,导致骨丢失,造成假体松动;假体底端两侧应力水平存在差异,引起骨质分布不均,导致假体与股骨配合不紧密,造成术后患者大腿中段的疼痛。

    • 3D打印下肢不等长补高鞋垫的拓扑结构和生物力学研究

      2022, 37(1):45-51.

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      摘要:目的 研究一种新型3D打印下肢不等长(leg length discrepancy, LLD)补高鞋垫的拓扑结构及其对下肢生物力学的影响。方法 通过人工变密度法的固体各向同性惩罚微结构模型对鞋垫中后部进行拓扑结构优化,根据鞋垫受力区域分块进行力的加载和边界条件的设置,采用选择性激光烧结方式打印热塑性聚氨酯橡胶(thermoplastic polyurethanes, TPU)补高鞋垫。将该鞋垫应用于9例LLD患者中,运用视觉模拟评分法(visual analogue scale,VAS)和Maryland足部功能评分表比较患者使用鞋垫前后的疼痛及足部功能变化,并通过三维步态分析双下肢步态时空参数和垂直地面反作用力(vertical ground reaction force, vGRF)。结果 患者穿戴3D打印补高鞋垫后,VAS评分降低,Maryland足部功能评分增加,双下肢vGRF降低,步频、支撑相和摆动相的双下肢差距缩小。结论 拓扑优化后的3D打印鞋垫可提高双下肢运动节律的协调性,减缓地面冲击力,缓解疼痛和改善足部功能,可为临床上矫正LLD提供一种有效的个性化补高鞋垫矫正方案。

    • 步态水平对髋关节假体周围骨重建的影响

      2022, 37(1):52-58.

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

      摘要:目的 针对髋关节置换术后患者步态运动水平变化,研究假体周围骨密度(bone mineral density, BMD)变化率的变化趋势,揭示置换初期、长期运动变化对骨重建的影响规律。方法 基于自适应骨重建理论,建立股骨-假体有限元模型,以术后初期、长期步态水平作为重建参数计算假体周围BMD分布,采用Gruen分区方法量化BMD的变化。结果 术后初期,恒定步态组与变化步态组BMD存在明显差异,最大差异发生在低步态组中,造成大转子区域BMD减小41%;步态运动提高促进假体近端、中端BMD变化,显著影响发生在大转子区域,造成BMD增加47%;术后长期阶段,步态运动提高促进假体中端、末端区域BMD恢复,BMD增加2%~9%。结论 研究结果为髋关节置换后患者康复过程提供指导。

    • 唐氏综合征患儿站立时足踝应力传导模式研究

      2022, 37(1):59-65.

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      摘要:目的 探究唐氏综合征患儿站立时足部内结构的关节接触力、韧带拉力和力传导模式。方法 基于1名唐氏综合征患儿与1名典型健康儿童CT影像学数据,分别建立足部有限元模型,采用静态站立下的足底压力分布实测数据验证模型。模拟站立时足踝受力,以地面反作用力和小腿三头肌肌力作为加载条件,计算分析胫距、距舟和跟骰关节的关节接触压力、弹簧韧带和足底短韧带的拉力,以及跗横关节处的力传导模式。结果 足部有限元模型可靠且有效。与健康儿童相比,患儿胫距关节的接触压力更高,距舟关节的接触压力更低; 患儿弹簧韧带和足底短韧带的拉力分别是健康儿童的10倍和58倍;患儿跗横关节的关节间力均小于健康儿童。结论 唐氏综合征患儿站立时存在异常的胫距关节接触压力、较大的中足韧带拉力及较小的跗横关节传导力。临床康复应充分考虑唐氏综合征患儿足部内结构应力模式的异常变化,为筛选和制定早期康复介入计划和设计个性化矫形鞋垫提供理论支撑。

    • 一种刚度可调的前置式足下垂矫形器研制

      2022, 37(1):66-72.

      摘要 (78) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 针对足下垂步态患者,设计一种刚度可调的前置式踝足矫形器(ankle foot orthosis, AFO),实现对患者踝关节病态跖屈的最佳限制以恢复踝关节自然步态的目的。方法 通过自制实验装置测得10名18~55岁肌肉无力导致足下垂男性患者畸形矫正所需的最小矫治力矩,应用于 AFO材料选择。通过力学拉伸实验,研究不同填充结构及填充率参数和弹性模量的关系。选取1名典型性足下垂患者,以其足部几何数据和优选的填充材料和填充结构3D打印快速制作出贴合患者足部形状的前置式AFO,进行赤足和穿戴两种AFO(前置式刚性和前置式柔性)情况下运动学和跖屈肌群表面肌电的测试,验证AFO对跖屈最佳限制的有效性和踝关节外翻、跖屈功能保留的程度。结果 10位足下垂患者所需的最小矫正力矩为2.16 N·m。相比前置式刚性AFO,穿戴前置式柔性AFO时,踝关节跖屈活动度增加67.8%;内外翻活动度增加88.6%;负责跖屈功能的比目鱼肌、腓肠肌内侧头和腓肠肌外侧头激活程度也分别减少38.3%、46.6%和55.8%。结论 该刚度可调式AFO可用于足下垂患者的个性化矫形定制,具备更有效、更适合日常长期使用的矫形功能和潜力。

    • 基于惯性传感网络的穿戴式步行膝关节力矩估计

      2022, 37(1):73-78.

      摘要 (64) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 通过惯性传感网络(inertial sensor network, ISN)估计多种步态下膝关节内翻力矩(knee adduction moment,KAM)和膝关节屈曲力矩(knee flexion moment,KFM)。方法 12名健康成年男性穿戴8个惯性传感器(位于躯干、骨盆、左右大腿、左右小腿、左右脚)在不同步态下(改变足偏角、躯干摇晃角、步宽和步速)行走。使用ISN,并从中提取生物力学特征作为循环神经网络(recurrent neural network, RNN)模型的输入,用于估计KAM和KFM。结果 整体KAM估计精度:相对均方根误差(relative root mean square error, rRMSE)为8.54%,r=0.84;整体KFM估计精度:rRMSE=6.40%,r=0.94。结论 该RNN模型可作为实验室外膝关节载荷估计的基础,潜在应用领域包括步态训练以及膝关节术后康复效果评估。

    • 基于运动学参数和足底压力测量的髋离断截肢者步态分析

      2022, 37(1):79-84.

      摘要 (81) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探讨髋离断截肢者穿戴假肢的步态特征,并分析其与正常步态产生差异的原因,辅助临床的诊断评估。方法 通过便携式人体运动捕捉设备和足底压力分析系统,采集5名髋离断截肢者运动学和足底压力信息,并与对照组15例健康志愿者比较,对比截肢者与正常人以及截肢者患侧与健侧之间的步态差异。结果 截肢者双支撑期占比高于正常步态,截肢者患侧和健侧步长、步长时间、加载响应期、支撑中期、预摆期、摆动期占比与对照组相比有显著性差异。截肢者步态时相对称性指数为0.60±0.05,与患侧相比,健侧支撑期延长,步长缩短,地面反作用力大于患侧,压力中心轨迹向患侧偏移。结论 髋离断截肢者与正常人的步态具有明显差异,其步行能力弱,步态对称性差,身体重心缺乏连贯性。研究结果为新型髋假肢的机械结构和控制系统设计提供实验依据与理论分析。

    • 新型弧形带终板环颈椎钛网生物力学测试

      2022, 37(1):85-90.

      摘要 (64) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 建立山羊颈椎不稳定模型,测试新型弧形带终板环颈椎钛网的生物力学稳定性。方法 测量成年山羊颈椎的解剖学数据,选择适合山羊颈椎的新型弧形带终板环颈椎钛网。将保留关节囊、韧带及椎间盘的24只山羊颈椎骨性标本随机分成4组。A组(正常组,n=6)无特殊处理,B组切除C4部分椎体及上下椎间盘(模型组,n=6);在B组基础上,C组安装新型弧形颈椎钛网并予钢板螺钉辅助固定(实验组,n=6),D组安装传统直型钛网并予钢板螺钉辅助固定(对照组,n=6)。测量4组标本在2.0 N·m载荷下前屈、左右侧弯、左右旋转、后伸时活动范围(range of motion, ROM),测试其三维运动稳定性。测量C、D两组在200 N压缩力下的位移,计算其刚度,测试其术后整体标本的抗沉降能力。结果 A组各方向ROM均小于B组,A组各方向ROM均大于C组,C组前屈ROM小于D组(P<0.05);C组刚度较D组高(P<0.05);C组压缩位移较D组少(P<0.05)。结论 新型弧形钛网较直型钛网更加符合颈椎生理曲度,在颈椎最频繁的前屈活动上稳定性较传统钛网好,且短期应力下压缩位移较直型钛网少,术后抗沉降较直型钛网好,值得进一步实验及临床推广。

    • 具有详实解剖学结构的国人第5百分位女性胸腹部有限元模型开发及验证

      2022, 37(1):91-97.

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      摘要:目的 预测与评估汽车碰撞中小身材女性胸腹部的生物力学响应及损伤机制。方法 基于国人第5百分位女性志愿者CT图像,提取精确的胸腹部几何轮廓,借助相关软件构建具有详实解剖学结构的国人第5百分位女性胸腹部有限元模型,并重构3组胸腹部尸体实验,即胸部正面撞锤冲击实验、腹部正面棒击实验和胸腹部侧面撞锤冲击实验,对模型进行有效性验证。结果 仿真实验所得接触力-变形量曲线及胸腹部组织器官损伤生物力学响应与尸体实验结果吻合,验证了模型的有效性。结论 该模型可用于小身材女性胸腹部损伤机制的研究,也能应用于小身材女性乘员约束系统的研发及司法鉴定案例分析,并为开发中国体征第5百分位女性整人有限元模型奠定基础。

    • 心室内隧道的补片形状设计及有限元分析

      2022, 37(1):98-104.

      摘要 (60) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探究心室内隧道(intraventricular tunnel, IVT)构建术的补片形状对右心室双出口矫治术力学性能的影响。方法 基于理想化IVT模型,设计二维IVT补片。根据转弯部分菱形补片长短轴不同,建立长短轴比分别为1∶0.625、1∶0.3、1∶0.2、1∶0.15、1∶0.125、1∶0.1共计6组补片模型,利用有限元分析方法对补片缝合、保持、撑起为三维IVT模型的过程进行数值模拟。结果 6组补片模型的缝合缘最大应力主要集中在转弯部分菱形锐角边缝合处;随着补片长短轴比增大,IVT缝合缘最大应力先减少后增大,体积呈现增大的趋势,隧道两端压差呈现先减小后增大的趋势。菱形长短轴比为1∶0.15补片的表面应力分布均匀,且缝合缘上最大应力最小,同时对右心室体积侵占较小,隧道两端的压差较小。结论 IVT补片形状对IVT缝合缘应力、右心室体积及隧道压差有影响,而且不是单调变化。菱形长短轴比为1∶0.15的补片缝合效果在所建模型中相对较好。

    • 髂静脉狭窄导致侧支循环与下肢深静脉血栓关联的血流动力学研究

      2022, 37(1):105-111.

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      摘要:目的 探索髂静脉狭窄(iliac vein compression syndrome, IVCS)导致侧支循环建立与下肢深静脉血栓(deep venous thrombosis,DVT)形成之间的关联。方法 考虑不同侧支类型与侧支截面积,建立下腔-髂静脉的IVCS理想三维血管模型,并根据影像学数据重建患者髂静脉模型;基于计算流体力学,运用血液淤滞模型,研究血液滞留与侧支类型及截面积的关系,探索与血栓形成的关联。结果 各理想模型远心端壁面剪切应力(wall shear stress,WSS)为0.3 Pa。经4个周期的计算,腰升型和盆腔型模型的残留血液集中在狭窄处及狭窄远心端,旧血液体积分数(old blood volume fraction, OBVF) 随不同侧支截面积而变化,分别为5%~90%和70%~80%;共存型模型相应部位OBVF均在80%以上。IVCS患者重建模型远心端WSS为0.9 Pa,远心端OBVF为51.5%。结论 狭窄处及远心端为血液淤滞最严重部位,与下肢深静脉血栓形成关联也越大。侧支截面积越大,血液滞留程度越严重;共存型模型血液滞留程度比腰升型与盆腔型严重。

    • 基于电机参数的离心式左心室辅助装置流量估算方法

      2022, 37(1):112-117.

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      摘要:目的 针对苏州同心医疗器械有限公司研制的CH-VAD型血泵进行研究,利用血泵中可获得的电压、电流、转速、占空比以及流体的黏度作为输入,建立实时估算血泵流量的方法。方法 将血泵系统拆解为电机和离心泵两个模块单独进行分析。首先根据电机的电压、电流、转速以及占空比计算得到电机的输出力矩,然后通过实验测试在不同转速和黏度下流量与力矩的关系,并根据实验数据建立拟合模型。结果 1、2号血泵拟合优度分别达到0.982 6和0.982 9。利用拟合所得参数进行验证,在黏度变化时,1、2号血泵流量估算的均方根误差分别为0.260、0.274 L/min,且两台血泵的拟合参数和估算结果具有很好的一致性。该流量估算方法能够实时跟随实际流量波形,对平均流量的估算精度不受脉动条件的影响。结论 提出的流量估算方法适用于CH-VAD血泵,能够在转速1 600~3 600 r/min、流量0.4~8 L/min、黏度1.2~5 mPa·s范围内准确估算血泵的流量,且在脉动条件下能够很好跟随流量波形。

    • 功能性端侧吻合自体动静脉内瘘中的血流动力学分析

      2022, 37(1):118-123.

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      摘要:目的 应用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法探索功能性端侧吻合自体动静脉内瘘(arteriovenous fistulas,AVF)中的血流动力学特征,为AVF的临床应用提供理论依据。方法 建立功能性端侧吻合(STE组)与常规端侧吻合法(cSTE组)AVF模型。分析远端动脉血流逆向与顺向两种情况下各组模型的血流动力学参数,包括血流速度、压降、低壁面切应力区域面积(low wall shear stress area, LWSSA)。结果 远端动脉血流逆向时,STE组总LWSSA较cSTE组下降5.70%,STE组静脉壁LWSSA较cSTE组下降49.71%。远端动脉血流顺向时,STE组总LWSSA较cSTE组增加6.97%,STE组静脉壁LWSSA较cSTE组下降10.62%。结论 远端动脉血流逆向时,功能性端侧吻合可以明显减少AVF的LWSSA;顺向时,功能性端侧吻合对LWSSA的改善作用不明显。

    • 模块化内嵌分支支架形态特征对支架内血流动力学的影响

      2022, 37(1):124-130.

      摘要 (56) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 基于模块化内嵌分支支架(modular inner branched stent graft,MIBSG)的参数化模型,研究该支架形态特征对术后支架内血流动力学特征的影响。方法 求解血流和MIBSG相互作用的流固耦合模型,分析分支支架的分支角度和管径对支架内血流动力学特征影响。结果 随着分支支架与主动脉弓支架之间的角度增大,分支内的血流量降低,受到的应力和产生的位移增大。分支支架的管径减小,血流量灌注会显著下降,应力和位移却先增大后减小。结论 MIBSG形态变化不仅影响分支支架的血流灌注率,还会影响支架所受应力和产生的位移。临床上使用该类型支架治疗主动脉弓部病变前,需要在手术预案中根据实际情况充分考虑支架的走向和扭转。

    • 男性尿道括约肌失协同的有限元分析

      2022, 37(1):131-136.

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      摘要:目的 探究内外括约肌失协同对下尿路器官组织应力和尿液流速的影响。方法 基于火棉胶切片对下尿路器官组织进行几何模型重建,并建立含有肌肉主动力的下尿路有限元模型;通过流固耦合仿真,模拟排尿末期内外括约肌均正常收缩、均丧失主动力和单独丧失主动力4种情况下组织应力和尿流速率变化。结果 内外括约肌正常收缩尿道应力变化和临床测得的尿道压力变化趋势相同。与正常收缩情况比较,内括约肌单独丧失主动力,内括约肌和前列腺位置尿道应力分别降低33.6%、13.8%,且此位置尿液流速也降低。外括约肌单独丧失主动力,外括约肌和外尿道位置尿道应力分别降低59.5%、24.03%,而内外括约肌均丧失主动力,内括约肌、前列腺、外括约肌和外尿道位置尿道应力分别降低38.77%、18.6%、63.58%、29.74%,且相对应位置的流速也降低。结论 内外括约肌失协同导致下尿路组织应力和尿液流速的差异性变化。研究结果可为手术治疗因括约肌引起的尿失禁提供理论依据。

    • 硅胶材料穿刺力学性能的实验研究

      2022, 37(1):137-141.

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      摘要:目的 通过实验研究获取静脉穿刺机器人较为合适的穿刺方法。方法 对弹性材料采用不同的穿刺速度、角度进行穿刺,从而获得各种穿刺方法过程中的力-时间曲线。结果 在穿刺过程中,随着穿刺角度增大,所需的穿刺力越小;穿刺速度越快,穿刺力越大。结论 在进行静脉穿刺机器人穿刺方法设计时,宜采用 40°~45°穿刺角度和120~300 mm/min穿刺速度进行穿刺。研究结果为静脉穿刺机器人穿刺角度及速度的选取提供参考。

    • 摇拔戳手法治疗急性外侧踝关节扭伤的运动学量化研究

      2022, 37(1):142-147.

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      摘要:目的 利用运动捕捉技术量化摇拔戳手法治疗急性外侧踝关节扭伤的运动学操作特征,为手法的规范化操作及教学传承提供客观依据。方法 由专业医师在60例急性外侧踝关节扭伤受试者上进行摇拔戳手法治疗,在手法操作过程中运用运动捕捉系统软件提取有效的运动学指标,分析和总结规律。结果 将踝关节摇转6周的平均用时为11.36 s;对踝关节实施拔伸和戳按手法各1次,两种手法平均用时为3.42 s;对踝关节实施拔伸后平均位移为36.94 mm,戳按后平均位移为22.44 mm;将踝部拔伸时平均运动角度为23.27°,戳按时平均运动角度为22.76°;摇拔戳手法治疗过急性外侧踝关节扭伤,将踝关节摇转时平均线速度为58.28 mm/s,拔戳时平均线速度为23.81 mm/s;将踝关节摇转时线加速度为0.43 mm/s2,拔戳时线加速度为0.54 mm/s2。结论 摇拔戳手法可应用推广于临床,在操作时应遵循“顺势而为、和缓匀速、连续进行”的原则,在遵循踝关节生理特点前提下,缓慢匀速地对扭伤的外侧踝关节连续进行摇拔戳手法治疗。

    • 不同牵引位点进行骨性支抗上颌前方牵引时骨缝应力分布特征

      2022, 37(1):148-154.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 分析不同牵引位点进行骨性支抗前牵引上颌时骨缝应力分布特征,以指导临床上患者选择合适的前方牵引位点。方法 建立包含种植体的儿童颅面三维有限元模型,根据种植体植入部位设定牵引位点,共分4种工况。工况1:乳侧切牙牙冠远中面远中2 mm与颈缘龈向5 mm交点处牙槽骨;工况2:第1乳磨牙牙冠近中面近中2 mm与颈缘龈向5 mm交点处牙槽骨;工况3:第1磨牙牙冠近中面近中2 mm与颈缘龈向5 mm交点处牙槽骨;工况4:第1磨牙牙冠远中面远中2 mm与颈缘龈向5 mm交点处牙槽骨。分析比较在不同牵引位点前牵引力(与合平面前下成角30°,500 g/侧)作用下各骨缝的应力分布。结果 额颌缝应力在工况2中最大(1 477~28 190 Pa),鼻颌缝应力在工况1中最大(5.296~924 Pa),颧颌缝应力在工况4中最大(394.7~13 130 Pa),颧额缝应力在工况4中最大(495.2~31 690 Pa),颧颞缝应力在工况3中最大(1 148~15 870 Pa),腭中缝应力在工况1中最大(6.479~730 Pa)。结论 当牵引位点置于乳侧切牙远中和第1乳磨牙近中时,对改善鼻根部凹陷明显的面容有积极意义。当牵引位点置于第1磨牙近中或远中时,对临床上改善上颌基骨部位凹陷有积极意义。

    • 血管内壁的脂滴形貌理论模型研究

      2022, 37(1):155-161.

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

      摘要:目的 建立可描述血管内脂滴整体形貌的理论模型,为脂肪栓塞患者血管内壁脂滴整体形貌的研究与分析提供基础理论模型。方法 建立液滴在圆柱管内壁的变半径模型理论描述脂滴在血管内壁的形貌,并利用Surface Evolver(SE)软件的仿真结果验证理论模型准确性。根据理论模型,分析脂滴体积和接触角对脂滴在血管内无量纲黏附面积Sb0和阻塞比κ的影响规律。结果 通过理论模型预测脂滴在血管内壁黏附形貌的轮廓参数,包括脂滴在方位角为0和π/2时的圆弧半径和高度,与SE模拟所得对应参数的相对误差小于10%。具有相同无量纲体积V0的脂滴,在血管内壁Sb0随着接触角的增加而减小,κ随着接触角的增加而增大。相同接触角条件下,V0越小的脂滴,Sb0和κ越小。结论 所建立的变半径理论模型能很好描述脂滴在圆柱血管内壁的形貌特征,通过理论模型可准确、快速得到体积、接触角等参数对脂滴高度、黏附面积以及横截面积等形貌参数的影响规律,表明脂滴的接触角越大或无量纲体积越小,导致栓塞的概率越低。研究结果为相关疾病分析提供理论支撑。

    • 周期性机械牵拉通过上调Runx2表达促进MC3T3-E1细胞迁移

      2022, 37(1):162-168.

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

      摘要:目的 探究周期性牵拉对小鼠胚胎成骨细胞MC3T3-E1迁移功能的影响及其相关机制。方法 使用应变加载系统对体外培养的MC3T3-E1细胞施加15%幅度的牵拉,模拟细胞体内受力情况。使用划痕愈合实验检测MC3T3-E1细胞的迁移功能,使用蛋白免疫印迹法检测Runx2表达情况,使用RNA干扰技术特异性降低Runx2表达量。结果 幅度15%、频率1.25 Hz、持续24 h的周期性机械牵拉可以促进MC3T3-E1细胞的迁移,升高细胞内Runx2表达水平。在静态培养条件下,干扰Runx2能抑制MC3T3-E1细胞的迁移。干扰MC3T3-E1细胞中Runx2表达可以部分降低机械牵拉对细胞迁移的促进效应。结论 周期性牵拉可以促进MC3T3-E1细胞的迁移,在此过程中Runx2可能发挥重要作用。研究结果为寻找促进骨折愈合的创新临床治疗方法提供实验依据。

    • 悬吊运动疗法结合推拿理筋手法对神经根型颈椎病患者上肢感觉功能的影响

      2022, 37(1):169-173.

      摘要 (57) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 采用悬吊运动疗法(suspension exercise therapy, SET)结合推拿理筋手法的治疗方案,观察神经根型颈椎病患者上肢感觉功能的变化,并评估疗效。方法 采用简单随机方法,将72例神经根型颈椎病患者随机分为观察组(SET疗法结合推拿理筋手法组)与对照组(单纯颈椎牵引治疗组),每周治疗6次,疗程4周。检测治疗前后正中神经、尺神经的体感诱发电位(somatosensory evoked potential,SEP)的峰潜伏期(peak latency,PL)、上肢电流感觉阈值(current perception threshold,CPT),并观察患肢视觉模拟评分法(visual analogue scale,VAS)变化,判定治疗有效率。结果 治疗后,观察组、对照组臂丛电位N9、颈髓电位N13的SEP峰潜伏期均较治疗前缩短(P<0.05),CPT等级、VAS疼痛评分均有降低(P<0.01),且观察组疗效优于对照组(P<0.01)。结论 SET加推拿理筋手法可有效促进神经根型颈椎病神经感觉功能的修复。

    • 本体感觉神经肌肉易化训练对运动性肩袖损伤功能恢复的影响

      2022, 37(1):174-179.

      摘要 (68) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探讨本体感觉神经肌肉易化(proprioceptive neuromuscular facilitation,PNF)训练对运动性肩袖损伤功能恢复的作用。方法 将46名运动性肩袖损伤大学生按性别分层,并随机分为弹力带抗阻+被动关节活动度(range of motion, ROM)训练组(对照组)与PNF训练组(实验组),采用目测类比评分法(visual analog scale,VAS)对肩关节主观疼痛程度进行评定,检测肩袖损伤各手法试验疼痛阳性率及肩关节肌力、主动ROM,并采用改良UCLA肩关节评分系统对肩关节综合功能进行评定。结果 训练后,两组VAS 评分、各手法实验疼痛阳性率均低于训练前水平,其中实验组低于对照组;两组受试者肩关节各方向肌力、各方向主动ROM、改良UCLA肩关节评分等均高于训练前水平,其中实验组内旋肌力、内外旋的主动ROM、改良UCLA肩关节评分高于对照组。结论 PNF康复训练可减轻运动性肩袖损伤的疼痛感,提高关节主动ROM、肌力及UCLA肩关节评分;PNF训练对运动性肩袖损伤功能改善作用要优于弹力带抗阻+被动关节ROM训练。

    • >综述
    • 微血管模型的重建和生物力学设计

      2022, 37(1):180-185.

      摘要 (106) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:血管生成在许多生理和病理过程中发挥着重要作用,但其机理仍不清楚。血管细胞在体内同时受到多种生物化学和生物力学刺激,处于复杂的微环境中,因此,在体外构建血管模型并重现其在体微环境,对探究血管生成机制十分必要。近年来,随着微加工和微流控技术的进步,各种体外微血管模型应运而生,对剪切力、渗流、血管生成因子浓度梯度等变量进行准确控制,极大地推动了血管生成的研究。本文综述各类微血管模型的构建方式、发展演化及其生物力学设计。

    • 骨盆骨折生物力学研究进展

      2022, 37(1):186-191.

      摘要 (84) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,随着交通事故增多和老龄化进一步发展,骨盆骨折发病率呈现逐渐增多的趋势。基于骨盆骨折固定物生物力学的深入研究, 其手术治疗得以广泛开展,手术治疗目的是有效复位固定骨折,矫正畸形,恢复骨盆完整性和稳定性,并尽量减少内外固定物引起的并发症。如何在保证治疗效果的情况下提高骨盆稳定性是每个临床医生都会面对的问题。本文从骨盆及其韧带解剖、正常生物力学、分型和骨盆骨折固定生物力学几个方面,总结近年来骨盆骨折的生物力学研究进展,为临床骨盆骨折的合理治疗提供一定参考。

    • 计算模拟血栓形成研究进展

      2022, 37(1):192-196.

      摘要 (88) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:血栓形成是机体受到某些物理和化学刺激后血小板黏附聚集或血液凝固的过程。目前使用基础实验研究和计算模拟了解血栓形成已成为研究热点。血栓形成的复杂过程导致计算模拟建模非常困难,但计算模型的开发仍取得很大进展。目前已开发出多种血栓形成的计算模型,包括基于普通微分方程的凝血模型、基于有限元分析的数学模型、格子-玻尔兹曼方法模型、平滑粒子动力学方法模型等,每种模型都有其优点和缺点。本文不仅解释了血栓形成过程的生理机制,并对模拟血栓形成的模型进行系统梳理和评价,概述计算模拟的局限性和未来的应用前景。

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