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摘要:随着人口老龄化的加快，骨关节系统疾病尤其是髋膝关节疾病日益成为全球性健康问题。人工关节置换手术作为髋膝关节疾病进展至终末期的标准治疗方案，因其疗效明确，临床应用范围不断扩大，手术量持续攀升。与此同时，接受髋膝关节置换患者的骨质疏松症发生率居高不下，近2/3存在低骨量或者骨质疏松，而在手术时接受规范抗骨质疏松治疗者不足1/3。骨质疏松是导致关节置换术后假体周围骨丢失、假体无菌性松动、假体周围骨折及翻修风险增加的重要危险因素，显著影响患者预后及假体长期生存率。尽管骨质疏松症的临床治疗方案已较为成熟，但在髋膝关节置换患者这一特殊人群中，围手术期骨健康评估、干预时机及治疗策略尚未形成统一标准。为规范髋膝关节置换患者骨质疏松的诊断与围手术期及术后骨质量优化管理，由中华医学会骨科学分会关节外科学组组织国内相关领域专家，共同制定《髋膝关节置换患者骨质疏松管理专家共识（2025版）》。本共识围绕髋膝关节置换术前骨健康评估、围手术期及术后骨质疏松干预时机与方案、手术方式及假体选择、术中及术后骨质疏松相关并发症的预防、术后康复及骨密度监测等方面提出13条推荐意见，旨在构建髋膝关节置换骨质疏松患者的骨质疏松管理体系，降低假体相关并发症及翻修率，改善患者长期预后，为临床实践提供循证依据。

摘要:空天地海等多种极端环境会造成人体重要组织器官损伤，严重威胁人员生命健康和安全保障，制约了人类探索极端环境的步伐。人体免疫系统分布于身体各个组织器官，并与其他组织特异性细胞/细胞群相互联系构成庞大的三维结构和复杂的调控网络，通过其相互作用维持免疫稳态，并介导机体的损伤修复过程。在极端环境下，各种环境因素直接或间接地通过人体感知传导至各个组织器官，影响了细胞力学微环境的变化，并通过不同的力学信号传导方式和调控网络改变免疫细胞的结构、调控免疫细胞的功能，从而影响人体的免疫稳态及损伤修复过程。因此，开展极端环境引起的免疫损伤过程研究，有助于阐明极端环境人员损伤规律及免疫修复的力学生物学机制。为进一步深入揭示极端环境造成人体免疫系统损伤的规律、揭示极端环境调控免疫系统响应的机制，本文对近年来国内外关于极端环境机体免疫损伤的研究进展进行总结，介绍了多种极端环境的地基模拟实验方法，明确了极端环境对机体免疫系统的损伤情况，并简述了机体免疫系统感知和响应极端环境的力学生物学机制，为未来极端环境探索和资源利用研究提供一些理论依据。

摘要:目的 探讨骨骼中不同纳米组分对破骨细胞黏附、伪足形态及骨吸收功能的影响。方法 构建假手术（Sham）大鼠和卵巢切除（OVX）骨质疏松大鼠的骨试样与破骨细胞共培养模型，以及纯Ⅰ型胶原纤维（COL）、矿化胶原纤维（MCF）、纯羟基磷灰石（HA）3种纳米组分仿生涂层与破骨细胞共培养模型，通过免疫荧光染色及微观形貌观察等技术，分析不同纳米组分对破骨细胞黏附、伪足重构及骨吸收功能的影响，最后通过整合素激动与抑制处理验证整合素在破骨细胞骨吸收功能中的作用。结果 OVX组骨试样微观结构和力学性能发生退变。OVX组骨试样表面破骨细胞数量、铺展面积及组织蛋白酶K分泌显著高于Sham组，表明骨纳米组分异变促进破骨细胞活化。不同纳米组分仿生涂层实验显示，COL涂层具有丰富细胞黏附位点，破骨细胞扁平铺展并形成厚带状伪足小体，整合素αvβ3表达最高；MCF涂层部分黏附位点被矿化，诱导破骨细胞丝状伪足延伸，整合素表达低于COL涂层；HA涂层黏附位点不足，细胞呈圆形且伪足受限，整合素表达最低。整合素激活增强肌动蛋白重组与细胞迁移，抑制则阻碍伪足形成。结论 骨质疏松骨纳米组分异变促进破骨细胞活化，Ⅰ型胶原纤维是调控破骨细胞黏附与骨吸收功能的核心组分，其完整性通过整合素-肌动蛋白信号轴影响伪足形态及黏附能力，ROCK与YAP信号通路参与调控。

摘要:目的 通过体外模拟增生性瘢痕（hyperplastic scar, HS）病理微环境，研究核骨架蛋白Lamin A/C在基底力学微环境调控皮肤成纤维细胞（human skin fibroblasts, HSF）分化与迁移中的作用。方法 使用弹性可调的聚丙烯酰胺水凝胶（polyacrylamide hydrogel, PAM）制备不同刚度（19.3、90.1 kPa）基底，并在其表面耦合不同交叉角度（45°、90°、180°）沟槽的拓扑结构，反演HS病理进程微环境的变化。检测Lamin A/C的表达水平，通过RNAi转染降低Lamin A/C表达，并使用实时荧光定量及Western blot实验验证敲降效率，分析其表达的降低对HSF分化以及迁移的影响。结果 免疫荧光结果显示，基底刚度的增加和拓扑结构的限制均上调Lamin A/C的表达。沉默Lamin A/C降低了HSF的分化程度，削弱了基底刚度与拓扑结构对HSF分化的促进作用，表现为敲降组别细胞分化程度无统计学差异。同时，沉默Lamin A/C导致HSF迁移比例以及速度增加，硬基底180°组细胞迁移速度最快，可达(45.7±3.46) μm/h。结论 沉默Lamin A/C抑制了HSF的分化，促进了HSF的迁移，靶向Lamin A/C对HSF的调控可能为HS的病理干预提供潜在治疗靶点。

摘要:目的 研究一类病毒免疫模型在免疫强度和时间延迟影响下的动力学特性。方法 通过理论推导确定了免疫强度的临界值，并利用数值模拟验证了病毒免疫系统在该临界点发生了鞍结分岔。构建含有时间延迟的病毒免疫系统模型，采用线性稳定性方法求解出平衡点，并根据特征根实部的符号判断这些平衡点的稳定性。最后，研究时间延迟对动力学的影响。结果 含延迟系统的平衡点有鞍点、稳定结点、稳定焦点和不稳定结点，系统存在着双稳态现象。稳定焦点会随延迟的增大变成不稳定状态，当τ=0.163时，出现Hopf分岔，由稳定收敛的平衡态变成周期性振荡状态，延迟继续增大到2.1时，会趋向病毒爆发状态。不稳定结点的稳定性不受时间延迟影响，但随着延迟的增加，系统最终的趋向状态会发生变化。结论 研究结果有助于深入理解病毒免疫系统的动力学机制，并为制定合理有效的治疗策略提供了理论依据。

摘要:目的 探究生理状态下腕部血管及组织力学特性对示波法血压测量的影响，为可穿戴血压计研发提供数据支持。方法 通过磁共振成像获取加压时的腕部影像；采用超声弹性成像测量皮肤、肌肉和肌腱的弹性模量；并采集受试者测压包络曲线。通过分析腕部影像，探究各组织对腕部力学特性的影响，并比较测压包络特征；采用ABAQUS数值模拟腕部组织力学特性对示波法测压的影响。结果 在腕带压力为100?mmHg时，腕部轮廓已趋于稳定，截面积较0?mmHg时减少约14%；志愿者的腕部组织平均弹性模量存在8.1 kPa的差异，与肌肉的占比和弹性模量有较大相关性。数值模拟显示，组织平均弹性模量增大会导致示波法包络的最大值减小，与所测的人体数据结果趋势一致。结论 在压缩时腕部组织的载荷与面积应变呈现明显的非线性关系，皮肤、脂肪和肌肉对面积变化均有贡献；组织平均弹性模量越大，示波法包络的最大值越小。

摘要:目的 探讨同时考虑柯氏音特征和生理病理因素进行血管硬化识别的优势。方法 首先利用脉搏波速度标记81例受试者的血管硬化情况，然后采集受试者的柯氏音信号并统计相关的生理和病理信息。结合柯氏音信号的特征和生理病理因素进行统计学分析，并建立3个逻辑回归模型。结果 模型3，即同时考虑柯氏音特征和生理病理因素的逻辑回归模型具有最高的预测准确率。其中，男性、高血压和信号的绝对最大值为血管硬化的危险因素，其曲线下面积为0.839。结论 本研究为血管硬化检测提供了一种新方法，同时该逻辑回归模型可以嵌入便携式电子血压计中，实现居家测量，进一步扩展了其应用场景。

摘要:目的 分析冠脉瘤（coronary artery aneurysm，CAA）形态特征与瘤内血流动力学环境的关联，旨在分析血栓形成的形态学与血流动力学关键影响因素。方法 回顾性纳入60位接受前后两次冠状动脉CT血管造影检查的CAA患者，根据血栓沉积情况分为血栓生长组（Y组，n=30）和未生长组（N组，n=30）。基于CCTA数据重建三维模型，通过计算流体力学模拟分析血流动力学参数，包括基于壁面剪应力（wall shear stress，WSS）的参数，如时间平均壁面剪应力（time-averaged wall shear stress，TAWSS）、振荡剪切指数（oscillatory shear index，OSI）和相对保留时间（relative residence time, RRT），以及基于Q准则的涡流量化指标，如体积Q值比、表面Q值比。测量三维模型的几何参数。统计两组间形态学与血流动力学差异。结果 CAA管腔内部几何形态对是否发生血栓沉积影响较大，血流动力学环境的变化直接影响血栓发展。Y组血流动力学参数相较于N组显著升高（P<0.05），且瘤内涡流体积（VQ）及近壁涡流面积（SQ）均显著高于无血栓组（P<0.01）。Y组第1次检查诸血流动力学参数均与后续血栓体积正相关（r = 0.68 ~ 0.78，P < 0.05）；横断面偏心程度与SAR-TAWSS呈负相关（r = -0.62，P < 0.05）。提示瘤体偏心性通过改变局部流场模式促进血流停滞与凝血激活。结论 CAA疾病进展过程中的几何形态变化会导致瘤内异常血流动力学环境（低TAWSS、高OSI、高RRT及涡流），从而影响血栓形成。本研究为CAA患者的个性化风险评估与干预策略提供了形态学和血流动力学依据。

摘要:目的 研究冠状动脉旁路移植（coronary artery bypass grafting，CABG）手术中不同移植方式对血流动力学特性的影响，为优化术后血流分布并提高长期手术效果，选择最优手术方案提供参考。方法 基于真实患者CT数据，利用SimVascular软件重建冠状动脉三维模型，并设计单桥、Y型桥、序贯桥和V型桥4种搭桥方案。采用计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）模拟对各方案的冠脉流量、桥血管流量、壁面切应力（wall shear stress，WSS）、振荡剪切指数（oscillatory shear index，OSI）和颗粒相对停留时间（relative residence time，RRT）进行系统分析和比较。结果 4种搭桥方案均能恢复冠脉血流，但血流动力学特性不同。序贯桥表现最佳，平均WSS为933 mPa，高于单桥（592 mPa）、Y型桥（719 mPa）、V型桥（597 mPa），分布均匀，处于理想范围0.4~7.0 Pa。序贯桥最大OSI为0.452，RRT为1.885 6 Pa-1，均低于其他方案。Y型桥因分叉结构导致局部OSI（0.440）、RRT（2.937 7 Pa-1）较高。单桥与V型桥WSS分别为592、597 mPa，RRT分别为2.236 0、2.121 1 Pa-1，数值相近，但部分区域WSS低于0.4 Pa。结论 不同几何形状的冠脉移植物在血流动力学上存在差异，尤其在WSS、OSI和RRT等关键指标上。序贯桥在长期效果方面具有潜力，能够有效减少术后血管失效和动脉粥样硬化的风险。手术方案的选择应综合考虑患者的具体解剖结构和病理特征，以优化术后效果。

摘要:目的 利用有限元方法研究复合编织支架在不同狭窄率血管中的自扩张性能，评估其在复杂生理环境中的表现，为支架优化设计和临床应用提供理论支持。方法 采用镍钛合金丝（NiTi）与可降解镁合金丝（JDBM）按3种配比（24︰0，支架1；12︰12，支架2；8︰16，支架3）编织复合支架，模拟支架在30%、40%、50%狭窄动脉中的扩张过程，评估其扩张性能和斑块壁面应力分布。结果 支架扩张后，斑块最大应力集中在狭窄最为明显的地方。3种狭窄率下，植入NiTi裸支架（支架1）的血管，其斑块壁面和支架平均应力分别为0.24和140 MPa；支架2为3.31和389.8 MPa；支架3为0.36和405.0 MPa，并且两种复合编织支架的最大应力出现在JDBM丝上。JDBM丝增强了支架的径向支撑性能，狭窄率为50%时，支架3扩张性比NiTi裸支架提高5%。结论 JDBM镁合金丝增强了支架强度，提升了支撑力。研究结果为复合编织支架设计提供了新思路。

摘要:目的 通过生物力学实验评估一种采用自体腓骨长肌腱（peroneus longus tendon, PLT）的新型简化上支点重建（simplified superior fulcrum reconstruction, SSFR）技术的可行性。方法 采用7具肩关节标本，在盂肱关节外展0°、30°及60°时，依次测试完整状态、巨大不可修复肩袖撕裂（massive irreparable rotator cuff tear, MIRCT）和SSFR条件下的生物力学参数，包括肱骨轴向旋转活动度、肱骨头上移距离、肩峰下接触压力及移植物尺寸变化。结果 SSFR组术后各外展角度肱骨头上移量较MIRCT组显著降低（P<0.001），但在0°和30°外展时仍显著高于完整状态（P<0.001），60°外展时则与完整状态差异无统计学意义（P>0.05）。0°外展和30°外展肩峰下接触压力较MIRCT组显著下降（P<0.001），但均未恢复至完整状态水平（P>0.05）。SSFR组ROM较MIRCT组差异无统计学意义（P>0.05）。移植物长度与直径在生物力学测试前后差异无统计学意义（P>0.05）。结论 SSFR技术通过多维锚定重建上支点，可有效抑制肱骨头上移并降低肩峰下压力，同时保留肩关节活动功能。 PLT作为移植物在生物力学载荷下表现出良好的结构稳定性，为MIRCT的临床治疗提供了新的解决方案。

摘要:目的 比较5种螺钉内固定方案治疗喙突基底部骨折的生物力学性能，明确不同方案在骨折断端稳定性及固定螺钉应力分布等方面的差异，为临床精准选择合适的内固定方式提供科学依据。方法 基于CT数据构建三维有限元模型，模拟联合腱和胸小肌轻度牵拉（50 N）、重度牵拉（250 N）对喙突产生的载荷，模拟单枚空心钉全骨内固定（模型1）、单枚空心钉经喙突垂直部下方部分切出固定（模型2）、单枚空心钉经喙突垂直部上方部分切出固定至肩胛冈（模型3）、双枚空心钉全骨内固定（模型4）以及模型5（模型1+模型3）共5种方案，分析不同方案的骨折断端位移和固定螺钉von Mises应力分布。结果 双枚空心螺钉固定的模型4、5方案在50、250 N载荷下均表现最优，喙突位移量及螺钉von Mises应力显著低于其他方案。单枚普通螺钉（模型2）因应力集中于钉体根部，位移与应力最高，提示术后松动风险较大。双钉固定总体上要优于单钉固定。结论 针对喙突基底部骨折，双枚空心螺钉固定效果更佳，可提供最佳生物力学稳定性，而单枚螺钉适用于简单骨折。螺钉自喙突垂直部上方切出也能获得良好效果，但需避免螺钉自喙突垂直部的下方切出。

摘要:目的 探讨不同入路髓内钉固定对胫骨骨折患者术后生物力学稳定效果及早期负重的影响，为提高骨折治疗的效果和患者的康复进程。方法 回顾性分析2018年6月~2024年3月医院收治的胫骨骨折患者86例，对照组给予经髌下入路髓内钉固定治疗，观察组给予经髌上入路髓内钉固定治疗。比较两组术中情况、术后愈合、膝关节运动稳定性及伸屈活动度、血液流变学及术后并发症。以术后4周内负重做为早期负重，术后4周后负重做为晚期负重，比较不同负重组间患者的膝关节功能恢复情况。结果 观察组术中透视次数少于对照组（P<0.05）。观察组骨折正常愈合率为88.64%，高于对照组（P<0.05）。术后3、6个月，观察组Lysholm评分、HSS评分、屈曲活动度均高于对照组（P<0.05）。术后，两组血浆黏度、红细胞压积、红细胞沉降率下降（P<0.05），观察组低于对照组（P<0.05）。86例胫骨骨折患者中,早期负重52例，晚期负重34例。术后3、6个月，早期负重组Lysholm评分、HSS评分及屈曲活动度高于晚期负重组（P<0.05）。结论 经髌上入路髓内钉固定治疗胫骨骨折，有助于促进患者术后下肢运动功能的恢复，且术后早期负重有助于促进膝关节功能恢复。

摘要:目的 探究适用于矫形器的三维曲面形状重建方法。方法 基于曲面上的局部曲率，将其插值得到曲率延弧长分布并根据Frenet标架重建轮廓曲线，最后整合轮廓曲线形成曲面。结果 采用最近邻插值和3次样条插值两种方法所重建50 cm总长轮廓曲线的最大距离误差均小于1.303 cm，形状重建误差均小于0.963 cm。重建曲面均能较准确还原出待重建曲面的形状特征，两种方法的曲面重建平均绝对误差与均方根误差分别小于0.770、0.860 cm，样条插值方法效果整体略优于最近邻插值。结论 所提出的矫形器三维形状重建方法有效、可靠，适用于形状较为复杂的矫形器三维形状重建场景。

摘要:目的 评估不同足印面尺寸假体对人工颈椎间盘置换术后颈椎生物力学特性的影响。方法 利用医学开源数据库的CT数据，通过逆向工程手段建立C2~7节段颈椎模型。将上述模型在SolidWorks中与3种具有不同足印面尺寸（S、M、L型）假体进行装配，并导入ABAQUS进行有限元分析。通过在C2椎体顶部施加压缩载荷和力矩以模拟颈椎各方向运动，分析术后颈椎的节段活动度、小关节面应力和植入界面应力。结果 在屈伸、侧弯和轴向旋转工况下，L型假体上终板植入界面平均应力较S型分别降低68.7%、62.5%、50.2%，较M型分别降低25.0%、24.2%、13.7%，L型假体下终板植入界面的平均应力综合最低。而M型假体在屈伸和轴向旋转中的运动学表现最接近生理状态，显示出更优的运动学匹配性。结论 临床应优先选择与患者足印面尺寸匹配的假体以恢复颈椎生理活动。当无尺寸匹配的假体时，建议选择终板尺寸稍大的假体以确保假体植入界面的有效应力分布。

摘要:目的 确定不同体积的骨水泥强化螺钉在垂直全身振动下对经椎间孔腰椎椎间融合术后患者的生物力学影响。方法 建立骨质疏松L4~5融合术后有限元模型。根据单侧注入聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate，PMMA）体积，分为0 mL模型（对照组）以及1.5 mL、2.0 mL、2.5 mL、3.0 mL模型（观察组）。利用40 N正弦垂直载荷（频率为5 Hz）和400 N预加载负荷模拟人体的垂直振动以及生理压缩，并对比5组模型在轴向循环载荷下的动态响应。 结果 邻近节段椎间盘髓核内压力、纤维环最大应力及后凸位移，1.5 mL模型>0 mL模型>2.0 mL模型>2.5 mL模型>3.0 mL模型。而且随着PMMA体积的增加，L4下终板、L5上终板及内固定系统的最大应力在逐渐减小。结论 在垂直全身振动条件下，骨水泥在一定范围内随着体积的增加可降低内固定失效和融合器下沉的风险。但是，在注入2.0~3.0 mL骨水泥时，可能不会增加邻近节段退变的风险。

摘要:目的 分析人工膝关节假体在不同标准控制下以及不同日常生理活动下的磨损差异，为膝关节假体磨损测试标准选择及患者术后高磨损风险活动规避提供参考。方法 利用LS-DYNA建立了CoCrMo股骨髁与UHMWPE胫骨衬垫的有限元模型并进行了验证，对比分析了ISO载荷控制、ISO位移控制和ASTM载荷控制标准下人工膝关节在行走步态时的磨损差异，进一步根据ASTM标准详细分析不同日常生理活动下膝关节假体磨损量、线性磨损深度和磨损区域的具体差异。结果 ISO与ASTM两种载荷控制标准下假体磨损量相似，均大于ISO位移控制下的假体磨损量，而ISO位移控制和ISO载荷控制标准下产生的磨损深度相似，均小于ASTM标准下的磨损深度。相比于上下楼梯、平转身和交叉转身，行走步态下最大线性磨损深度及磨损量均最小。不同生理活动下的最大磨损量发生于上楼梯步态，其次为下楼梯、平转身及交叉转身步态。最大线性磨损深度发生于平转身步态，其次为上楼梯、下楼梯与交叉转身步态。结论 依据ASTM标准在五自由度载荷控制下产生的膝关节假体磨损深度更大且磨损量更多。除行走步态以外，生活中其他生理活动会加速假体磨损，导致假体使用寿命缩短。本研究有助于理解不同标准下膝关节假体磨损差异，并为临床分析高活动人群假体磨损风险提供生物力学依据。

摘要:目的 探讨跳台滑雪起跳至空中飞行动态过程中不同运动表现呈现出的气动特性差异特点。方法 建立具备项目特征的人/板系统精细化模型，基于计算流体力学数值模拟仿真，应用统计参数映射（statistical parametric mapping，SPM）方法对比起跳至空中飞行动态过程中不同运动表现的气动特性差异，包括升力、阻力、升阻比、力矩；同时选取代表性个案，观察特征时刻人/板系统的压力、流场以及涡量强度分布变化。结果 SPM检验结果显示，远距离组在起跳至空中飞行过程的90%~100％获得的总升力显著超过阈值（P=0.02，tcrit=3.29）；总阻力虽全程小于近距离组，但结果对比并无统计学意义（P>0.05，tcrit=3.44）；总升阻比在过程92%~100％显著超过阈值（P=0.01，tcrit=3.53）；总力矩在过程77%~100％显著超过阈值（P<0.001，tcrit=3.33）。飞行距离最远的一跳在动态过程中明显承受压力较小，速度流线较为清晰顺畅，回流涡强度较小。结论 相较于普通运动表现，优异运动表现具备更优的气动特性效果，特别是在早期飞行阶段开始直至形成稳定的飞行姿态。

摘要:目的 分析搬运动作中负荷变化是否引发人体动作模式的变化，并判断动作模式变化的合理性，为从业人员安全作业提供指导。方法 使用三维动作捕捉系统与测力台系统采集20名健康男性大学生在3种重量下搬运动作的体表标志点和地面反作用力数据，利用OpenSim程序进行逆运动学分析与逆动力学分析，计算动作时间、关节角度、关节力矩、关节功率、关节能量等参数；采用运动学模拟方式分析动作模式变化的合理性。结果 15 kg任务中，动作时间显著性长于20、25 kg任务（P＜0.05），髋、膝、踝、肘关节活动范围显著低于20、25 kg任务（P＜0.05），髋、膝、踝、肩、肘关节角速度显著低于20、25 kg任务（P＜0.05）。模拟受试者以15 kg的动作模式完成20、25 kg任务，髋、膝、踝、肩、肘关节峰值功率显著低于实际条件下的峰值功率（P＜0.05），髋、膝、肩、肘关节能量消耗与实际条件相比差异无统计学意义（P＞0.05）。结论 负荷变化会改变受试者的动作模式，主要体现为动作时间减少、关节活动范围与速度增大，但动作模式的变化并不合理，提示受试者在面对较重负荷时应保持较轻负荷的动作模式。

摘要:目的 探究动态膝外翻（dynamic knee valgus，DKV）女性在跑步着地阶段的动态稳定性与刚度特征，揭示动态稳定性与关节刚度之间的联系，为DKV女性的损伤预防和康复提供理论依据和实践参考。方法 根据膝外翻角度进行组别划分，膝外翻角超过13°为DKV组（n=16），膝外翻角0°~13°为正常人群组（n=16）。采用三维动作捕捉系统、三维测力台和无线表面肌电系统测量跑步时运动学、动力学及肌电数据，计算动态稳度（margin of stability，MoS）、关节刚度与肌电指标，并进行差异性检验和相关性分析。结果 与正常女性相比，DKV女性矢状面膝关节峰值力矩、冠状面膝关节角度变化量均较大（P＜0.05）；DKV女性冠状面MoS、膝关节刚度、踝关节刚度均较小（P＜0.05）。着地前DKV女性臀中肌、股外侧肌肌肉预激活程度均较正常女性低（P＜0.05），腓肠肌外侧肌肉预激活程度较正常女性高（P＜0.01）；着地后DKV女性髋关节周围肌肉共激活比较正常女性高（P＜0.01）；正常女性冠状面MoS与冠状面髋关节刚度之间存在高度负相关（r=-0.634，P=0.048）；DKV女性冠状面MoS与冠状面髋关节刚度（r=-0.600，P=0.042）、矢状面踝关节刚度（r=-0.673，P=0.024）之间存在高度负相关。结论 跑步时DKV女性在冠状面具有动态稳定性下降和膝踝关节刚度不足的特征，存在潜在损伤风险；为代偿近端关节的控制不足，DKV女性在着地前增加远端关节肌肉的激活程度，以防止冠状面动态稳定性及膝踝关节刚度进一步下降。DKV女性跑步时，动态稳定性与关节刚度存在高度负相关关系，身体在冠状面处于不稳定状态时，通过提高矢状面踝关节刚度和冠状面髋关节刚度维持身体稳定。

摘要:目的 通过横向比较和纵向追踪肥胖与非肥胖儿童的足底压力分布及动态变化，探讨肥胖对足部生物力学的长期影响。方法 选取60名6~10岁儿童，分为肥胖组（n=30）和非肥胖组（n=30）。使用足底压力测试系统，连续3年采集受试者足底压力分布参数。结果 肥胖组第二~五跖骨（M2~5）、足中部（mid foot, MF）、足跟内侧（heel medial, HM）、足跟外侧（heel lateral, HL）压强峰值显著高于非肥胖组（P<0.05），并且第四跖骨（metatarsal 4, M4）和第五跖骨（metatarsal 5, M5）压强峰值随年龄增长显著增加（P<0.05），肥胖组M4和M5压强峰值第3年显著高于前两年（P<0.05）。肥胖组M2~5、MF、HM、HL冲量显著大于非肥胖组（P<0.05），并且M4、M5和MF冲量随年龄增长显著增加（P<0.05），肥胖组M4、M5、MF冲量第3年显著高于前两年（P<0.05）。肥胖组足弓指数显著高于非肥胖组（P<0.001），但两组的变化趋势无显著差异（P>0.05）。结论 肥胖儿童足底局部压强峰值和冲量显著高于非肥胖儿童，且足弓指数较高，表明肥胖儿童更易出现足部不适、损伤及扁平足。肥胖对儿童足部健康的影响并非恒定，而是随着年龄增长逐渐加剧。研究结果为评估和管理肥胖儿童足部健康提供参考，并强调定期监测和及早干预的重要性。

摘要:目的 探讨慢性踝关节不稳定（chronic ankle instability，CAI）患者和非CAI患者从不同落地高度落至活板门装置时的运动学和肌电学特征，分析两类人群在踝内翻扰动下的运动模式差异，为优化落地策略与预防损伤提供理论依据。方法 招募25名CAI患者和25名非CAI患者，分别从16、30 cm高度单腿落地至活板门装置，该装置会向内倾斜24°，向前倾斜15°，以模拟踝内翻扭伤时的足部位置，同步采集运动学和肌电学数据。结果 CAI组踝关节内翻峰值角度大于非CAI组（P=0.003），且随高度增加，两组踝关节内翻峰值角度变小（P=0.035）。CAI组在预激活阶段（P=0.019）和落地阶段（P=0.046）的腓骨长肌激活程度低于非CAI组，股直肌激活程度高于CAI组（P=0.026），且随高度增加，两组胫骨前肌激活程度增加（P=0.015）。CAI组腓骨长肌激活时刻较非CAI组延迟（P=0.025），腓肠肌内侧激活时刻早于非CAI组（P=0.016），随高度增加，股直肌激活时刻延迟（P=0.016）。结论 CAI患者在不同高度落地时表现出踝关节运动控制受损和异常的肌肉激活模式。康复训练可重点关注腓骨长肌及相关稳定性肌群的强化训练，从而提高落地稳定性，降低踝扭伤风险。

摘要:目的 探究踝关节扭伤史人群在坐站转移（sit-to-stand, STS）中的姿势控制模式及其肌肉协同特征，为优化康复干预提供理论依据。方法 招募12名踝关节扭伤史受试者（踝扭组），并匹配12名正常受试者（对照组）。使用红外动作捕捉系统、测力台和表面肌电测试仪进行STS动作采集。在Visual 3D中构建刚体模型，结合Matlab 软件计算人体压力中心（center of pressure，COP）和质心（center of mass，COM）指标。在Rv 4.4.2 中采用高斯非负矩阵算法计算肌肉协同模式。结果 离座前阶段，踝扭组的COP前后方向样本熵以及左右方向频率、样本熵小于对照组（P<0.05）；COM前后方向样本熵、左右方向频率小于对照组（P<0.05）；离座后阶段，踝扭组的COM前后方向样本熵大于对照组，COM左右方向动量小于对照组（P<0.05）。肌肉协同结果中，两组均存在4个协同元，其中，踝扭组协同元3的半波宽高于对照组（P<0.001）。结论 踝关节扭伤史人群与正常人相比在STS过程中姿势控制策略与肌肉协同模式不同，具体表现在踝关节扭伤史人群通过增强下肢近侧端肌肉协同模式代偿踝关节协同功能不足策略，从而表现出更为固化的侧向姿势控制策略。

摘要:目的 评估肘关节囊损伤条件下4种主动康复运动肘关节各软组织应力变化规律。方法 利用肌肉骨骼模型获得的主动康复运动肌肉力，构建包含肌肉力的肘关节有限元模型，模拟依赖中立位、依赖屈曲位、仰卧中立位、仰卧屈曲位下肘关节的屈曲运动，即手臂依次处于依赖/仰卧位置，腕关节依次处于中立及75°屈曲位，前臂处于中立位。对比分析在不同上肢康复运动下肘关节前囊损伤、后囊损伤、未损伤时的应力、应力分布和应力变化率。结果 前囊损伤时，依赖中立位、依赖屈曲位、仰卧中立位、仰卧屈曲位软组织应力总变化率依次为17.1％、15.1％、33.4％、17.0％，仰卧中立位最大。后囊损伤时，应力总变化率依次为24.8％、41.8％、32.5％、24.2％，依赖中立位与仰卧屈曲位相近且最小。结论 在仰卧屈曲位下进行肘关节屈曲康复运动生物力学行为最佳。关节后囊在肘关节屈曲运动中起较大作用。相邻关节体位改变能有效改善受损关节生物力学行为。

摘要:目的 基于背侧注意网络（dorsal attention network，DAN）和默认网络（ default network，DN）两个注意力相关脑网络，探究多焦点经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）能否改善健康老年人的双任务姿势控制表现。方法 22名健康老年人随机接受tDCS和假刺激，两次刺激间隔至少1周。tDCS方案旨在促进DAN的兴奋性并抑制DN的兴奋性，刺激时长为20 min（DAN+/DN-tDCS）；假刺激方案仅持续1 min（刺激开始和结束各30 s）。在每次干预前后，通过测力台采集受试者在进行睁闭眼条件下的单双任务姿势控制测试的压力中心数据。采用双因素重复测量（刺激方案×刺激前后）方差分析评估刺激方案对受试者姿势控制表现各指标的影响。结果 受试者完成了实验且未出现明显的不良反应。在睁眼双任务中，摆动合速度（F=5.72，P=0.021）和前后方向摆动速度（F=5.085，P=0.029）均存在显著交互作用。在DAN+/DN-tDCS干预后，前后方向摆动速度（P=0.019）和摆动合速度（P=0.01）下降。睁眼条件下摆动面积双任务消耗（F=8.727，P=0.005）存在显著交互作用，在DAN+/DN-tDCS干预后摆动面积双任务消耗降低（P=0.038），假刺激干预后摆动面积双任务消耗增加（P=0.049）。结论 DAN+/DN-tDCS干预能够显著改善健康老年人双任务条件下的姿势控制表现（降低摆动速度、面积和双任务消耗），提示该方案具备提高老年人在双任务条件下姿势控制稳定性的潜力。

摘要:目的 分析砍击者性别和刀具类型对砍击行为的生物力学特征，为案件研判提供科学支持。方法 通过三维红外运动捕捉系统、力和加速度传感器同步采集36名青年受试者持砍刀和菜刀砍击假人头面部的砍击速度、砍击距离、砍击力、动能等运动学和动力学数据，应用双因素重复测量方差分析及Pearson相关性分析评估刀具类型×作案人性别以及人体测量参数（身高、臂长）和砍击距离的关系。结果 持砍刀的砍击速度、砍击距离、砍击力和动能显著大于菜刀（P<0.05）。男性持刀具的砍击速度、砍击距离、砍击力和动能显著大于女性（P<0.05），且砍击者的身高臂长与砍击距离呈正相关（P<0.05）。结论 刀具类型和砍击者性别对砍击行为的生物力学特征均有显著影响。持砍刀可能造成更严重创伤，且所需空间范围大于菜刀；男性可能造成更严重创伤，且砍击时站位更为分散、站立距离更远，所需空间范围也大于女性。研究结果有助于识别犯罪现场、推断作案工具与作案人特征，并为刑事调查和审判提供科学依据。[收稿日期：2025-04-24；修回日期：2025-06-05 基金项目：国家自然科学基金项目（12372323），国家体育总局体育科学研究所基本科研业务费资助项目（基本24-43） 通信作者：郝卫亚, 研究员, 博士生导师, E-mail: weiyahao66@126.com；李上校, 助理研究员, E-mail: lishangxiao@ciss.cn * 为共同通信作者]

摘要:目的 通过优化头盔面罩的结构配置，以降低冲击载荷传递至头部的能量，从而减少头部损伤风险。方法 设计一种由聚碳酸酯与气凝胶层压复合材料制成的头盔面罩结构。采用耦合欧拉-拉格朗日（coupled Eulerian-Lagrangian, CEL）方法，验证头盔-头部耦合模型的有效性，并对不同配置的头盔面罩防护结构在冲击波作用下的力学响应进行数值模拟，分析防护结构的类型和厚度对头部损伤的影响。结果 配备面罩的头盔能够显著延缓冲击波对面部的传播，减少颅骨应力和额叶及顶叶的颅内压（intracranial pressure, ICP）。在预防中度和重度创伤性脑损伤（traumatic brain injury, TBI）方面，3层配置（单层0.6 mm厚气凝胶）和5层配置（双层0.6 mm厚气凝胶）的面罩分别能够有效降低顶叶ICP 29%和35%。3层配置（单层1.2mm厚气凝胶）面罩在减少顶点颅骨应力方面效果最佳，降幅达50%，而5层配置（双层0.6 mm厚气凝胶）面罩在降低前点颅骨应力方面表现最优，减少了17%。结论 由聚碳酸酯与气凝胶层压复合材料组成的头盔面罩结构能有效减轻冲击波对头部的损伤，尤其是在预防中度和重度创伤性脑损伤方面，3层和5层配置的面罩提供了更佳的防护效果。研究结果为未来防护装备的设计和优化提供重要的理论依据。

摘要:目的 定量阐述不同跳深高度及运动疲劳下膝关节半月板的生物力学特征，为跳深动作中半月板的损伤风险防控提供理论依据。方法 招募18名男性短跑运动员，计算疲劳前后不同高度跳深动作的膝关节运动学、动力学数据。通过骨肌仿真计算边界条件并输入膝关节有限元模型中，统计跳深动作中半月板高应力单元/总单元的占比。结果 跳深高度显著影响膝关节屈曲角度与膝关节反作用力（P<0.05）。60 cm跳深高度时，膝关节屈曲角度及垂直/前后方向反作用力均显著大于40 cm和20 cm（P<0.05）。40 cm跳深高度膝关节屈曲角度及垂直/前后方向反作用力也显著大于20 cm；疲劳对膝关节屈曲角度与膝关节反作用力没有主效应（P>0.05）。跳深高度与疲劳均未显著影响高应力单元占比，且未发现交互作用（P>0.05）。结论 专业运动员高应力单元占比在不同高度与运动疲劳的跳深动作中未显著增加，预示半月板损伤风险不会显著增加。

摘要:目的 探究气道酸化对模拟气道黏液的微观结构和流变学性能的影响。方法 在体外制备模拟气道黏液，将其pH调整到4、5、6和7后，用免疫荧光技术观察微观结构，用旋转流变仪检测流变学特性。结果 在近生理中性环境（pH=7）中，模拟气道黏液不能形成明显的网状结构，黏度最低，黏性势能大于弹性势能，对剪切呈现流态性响应；在酸性环境（pH=4~6）下，模拟气道黏液形成了典型网状结构，黏度增加，弹性势能大于黏性势能，对剪切呈现凝胶性响应。结论 酸化导致模拟气道黏液流变学特性从液态性响应向凝胶性响应的转变，提示酸化可能是导致哮喘患者气道黏液堵塞的重要原因。研究结果为开发基于pH调控的气道黏液解黏剂奠定相应的实验基础。

摘要:目的 评估3D打印悬吊式经口气管插管固定器的安全性和治疗效果，为临床优化气管插管固定、提高人工气道安全性及降低不良并发症提供证据支持。方法 设计悬吊式经口气管插管固定器，通过测量患者面部数据，使用3D打印技术个性化制作完成。固定器采用光敏树脂材料安全无毒，表面光滑且与患者面部贴合度好。建立有限元模型模拟分析患者佩戴后的生物力学变化。同时，纳入51例经口气管插管的重症患者，分析使用气管插管固定器后患者气管导管移位发生例次、口唇压疮及头面部皮肤损伤发生情况、护士满意度。结果 3D打印悬吊式经口气管插管固定器设计科学，制作简单精密度高，具有良好的临床使用效果。有限元分析表明，人体侧方局部最大应力为2.496 MPa，上方及下方局部最大应力均为1.258 MPa，最大形变导致位移为239.3 μm。临床研究表明，使用3D打印气管插管固定器可有效降低气管插管移位、口唇压疮发生、护理人员满意度较高。结论 3D打印悬吊式气管插管固定器安全性及固定性好，可降低气管插管移位、口唇压疮的发生，确保患者安全的同时提高护理人员满意度。

摘要:目的 通过数值仿真和实验量化头部在不同左倾角度下各个半规管经过联合作用后对前庭眼反射功能的影响，为临床评估前庭半规管功能提供了有效的理论方法。方法 建立真实的人双耳半规管数值模型，通过流固耦合数值模拟不同左倾头位下（0°、15°、30°、45°、60°、70°、80°和90°）嵴顶的生物力学响应。同时，对志愿者进行不同左倾头位下的前庭眼反射实验，获取对应头位下志愿者的眼震慢相角速度。结果 垂直眼震慢相速度和对应的嵴顶最大剪切应变随着头部左倾角度的增加而增大，在头部向左倾斜大约70°位置达到最大值，然后逐渐下降。水平眼震慢相速度和对应的嵴顶最大剪切应变在头部向左倾斜0°位置最大，并随着头部左倾角度的增加而逐渐减小。结论 双侧半规管嵴顶剪切应变的数值结果能够定量阐释各个半规管兴奋/抑制对志愿者在不同左倾头位下眼震慢相角速度的综合效应。

摘要:目的 研究盆底系统解剖形态差异对盆腔器官脱垂的影响，阐释盆腔器官脱垂的发生机制。方法 基于正常生理与脱垂病理盆底磁共振影像开发盆底二维矢状面生物力学有限元模型，在腹压作用下对比研究盆底整体形位特征改变与盆腔器官脱垂之间的联系。结果 相较于生理盆底，初始形位特征异常盆底和病理盆底子宫宫颈与阴道前壁中段向下以及生殖裂隙的最大位移分别增加152.7%、695.2%、476%和513.5%、1 833.3%、1 572%，初始形位特征异常盆底和病理盆底都发生了膀胱膨出、阴道前壁与子宫脱垂现象，而生理盆底并未发生盆腔器官脱垂现象。结论 盆底器官初始形位特征改变会导致盆底支撑功能与受力区域的改变，最终导致其在腹压下更容易发生器官脱垂。初始形位特征改变使得病理盆底缺乏相应的支撑功能，在其他因素的影响下更容易使得盆腔内的器官组织发生更大的形位特征的改变，可能会导致盆腔内其他器官组织筋膜损伤，从而导致更为严重的脱垂现象。

摘要:目的 利用有限元方法分析斜扳法对骶髂关节（sacroiliac join, SIJ）及髂腰韧带应力及位移的影响，探索斜扳法治疗SIJ紊乱的生物力学作用机制，以期为临床指导治疗SIJ紊乱提供依据。方法 建立正常腰椎–骨盆有限元模型，根据人体真实组织结构对髂腰韧带和关节软骨进行模拟重建。验证模型后，分别模拟垂直压缩、拔伸和斜扳法，分析SIJ及髂腰韧带的应力及位移情况。结果 在3种应力加载下，斜扳法加载时SIJ关节面应力（35.174 MPa）、位移（0.553 mm）及关节活动度（0.62°）均为最大；并且髂腰韧带的峰值应力（4.717 MPa）及位移（1.604 2 mm）也均为最大。斜扳法加载时，髂腰韧带总体位移较关节面大，而关节面最大应力较髂腰韧带大。结论 在3种应力加载下，斜扳法对SIJ及髂腰韧带产生应力及位移的影响最为明显。推测斜扳法能引起SIJ发生轻微的分离和旋转，改变应力分布，但对髂腰韧带的拉伸作用更明显。

摘要:渗透压是维持细胞稳态的重要内环境因素之一，渗透压变化会影响细胞内的水分和溶质平衡，进而影响细胞的核心功能。在视觉器官中，泪液、房水等内环境渗透压的稳定对于维持角膜上皮细胞、小梁网细胞等的形态和功能具有重要意义。渗透压可调控眼部细胞的活性、炎症反应以及屏障功能。深入研究渗透压对眼部细胞的影响对于理解发病机制、探索新的眼病治疗策略至关重要。本文主要介绍眼内的渗透压环境及其对眼部细胞的影响及相关机制，并探讨其在眼病治疗中的潜在应用。

摘要:软骨在人体中发挥多种重要作用，但由于其组织结构的特殊性，自我修复能力弱。力学信号可以作用于软骨细胞调节软骨组织的稳态和疾病的发生发展。机械负荷既可以促进软骨细胞的生长发育维持关节稳定，也可能破坏软骨细胞损害关节健康。力学信号对软骨细胞有重要作用，但软骨细胞接受力学负荷的传感器及其机制尚不清楚。本文综述了软骨细胞上的力学传感器接受生理范围内机械刺激和异常机械刺激时对软骨细胞代谢及生命活动的影响。

摘要:膝关节损伤多发于韧带、软骨等起保护和稳定作用的部位，由于运动中撞击或快速扭转导致的损伤居多。目前针对关节损伤的研究主要集中在损伤类型和治疗方法，而关于性别二态性造成的关节损伤原因和表现特征暂无深入研究。本文通过对文献进行归纳总结，综合分析膝关节损伤的性别二态性差异。结果发现，女性膝关节的骨形窄，周围韧带和肌肉质量较低，在运动中关节磨损严重程度高于男性；由于遗传和代谢方式差异，外加性激素水平波动，导致女性细胞增生分化水平较差，运动过程中更易疲劳，关节相对不稳定；女性骨性差异导致关节接触压力增大，因此运动时女性倾向于依靠骨性代偿弥补肌力差异，使膝关节的内收力矩较大，关节损伤风险加重；不同的运动对关节功能的需求不同，在篮球、排球等运动中，女性发生关节损伤的几率远高于男性。[]

摘要:体育运动作为一种贯穿幼儿期至成年期的活动，对个体的认知功能具有持续的积极影响，不仅体现出了体育运动多方面的健康效益，还为运动干预注意缺陷多动障碍（attention deficit hyperactivity disorder，ADHD）提供了坚实的生理学依据。虽然多项研究已涉及体育运动与ADHD儿童工作记忆的关系，但关于运动干预的实际效果仍存在争议。这一现象可能源于现有研究多将工作记忆作为整体进行分析，而未深入探讨其具体维度的干预效果。此外，运动类型可能是影响工作记忆变化的关键因素，但目前尚未有研究对不同运动方式对ADHD儿童工作记忆的干预效果进行系统比较。本文首先采用传统Meta分析方法，对运动与ADHD儿童工作记忆及其不同维度的关系进行定量整合和综合分析。其次，运用网状Meta分析方法，对比不同运动方式对ADHD儿童空间工作记忆与言语工作记忆的相对干预效果。研究结果为ADHD患儿的干预方案优化及科学选择提供理论依据和实践指导。