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摘要:目的 回顾《医用生物力学》杂志创刊40年的发展历程，总结办刊特色，为杂志今后的发展提供参考。方法 梳理杂志在编委会建设、数字化建设、数据库收录、学术交流等方面所取得的成绩，通过主要文献计量指标、出版内容等分析杂志的学术影响力，并对杂志今后的工作进行展望。结果 2015~2024 年，杂志学术影响力呈现总体提升的趋势，发文量大幅增加的同时，影响因子和总被引频次同步增长。论著约占发文量的90%，其中康复、骨与关节、心血管生物力学发文量位居前3位，学科分布广泛但集中度高。杂志拥有一批贡献卓著的核心作者，高产机构以985、211高校及科研院为主。结论 杂志经过40年的发展，学术质量和影响力不断提高。今后可在创新内容建设、健全办刊机制、提升期刊核心竞争力3个方面继续努力。

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摘要:人眼视觉以光学为基础，是生物体对光学成像的感知与响应系统。近年来研究表明，力学通过调控眼球结构与材料属性，可以直接影响光学成像质量，是影响视觉功能的重要物理因素之一。然而，人眼本质上是生物组织，是具有主动生物反馈能力的生命结构，其光学与力学的作用过程并非纯粹的物理现象，而是伴随器官、组织甚至细胞等层面的多层次生物响应。光学、力学与生物反应之间存在耦合作用，基于这些，本文提出光–力–生物（optics-mechanics-biology, OMB）理论框架，光刺激、力学响应与生物组织作用形成多尺度反馈系统发挥最终效应。代表性的疾病如圆锥角膜、青光眼等发展过程均体现光、力与生物耦合的作用。OMB理论框架有望为阐明眼部疾病的发生发展机制、提高诊疗效能，以及推动基础研究与精准干预策略等提供新思路。

摘要:角膜、巩膜和视神经乳头（optic nerve head, ONH）是维持眼部结构与视觉功能的关键组织。近年来，青光眼、圆锥角膜和高度近视均被证实与这些组织的生物力学变化密切相关。本文综述了在体眼生物力学材料属性的主要测量方法。外部主动加载的直接测量方法已形成成熟指数体系，但结果常受眼压和角膜厚度影响。无外部加载的直接测量方法在舒适度和安全性上具优势，但受限于信号衰减与噪声。患者特异性间接反演方法可实现个体化、非线性、各向异性材料属性识别，尤其在巩膜与ONH评估中展现价值，但因模型复杂度和计算耗时限制临床应用。总体来看，在体测量正依托成像技术进步、计算能力提升，以及人工智能与多模态方法的协同发展不断推进，其临床价值有望进一步凸显。

摘要:核黄素-紫外线A角膜交联术（corneal cross-linking, CXL）是目前临床基于生物力学原理治疗圆锥角膜有效的干预手段。尽管标准CXL方案已被证实具有良好的安全性和有效性，但仍存在治疗时间较长等局限。为提高交联效率、改善患者视觉功能，衍生出跨上皮CXL、快速CXL及个性化CXL等方案。理论模型的建立为交联效果的预测与参数优化提供了重要依据。本文系统综述CXL治疗圆锥角膜的生物力学进展，以期为临床圆锥角膜治疗干预策略的完善与新型治疗手段的开发提供参考。

摘要:眼生物力学作为揭示眼部疾病生理病理力学作用机制的新兴领域，正日益受到关注。本文简要概述了2025年一系列新兴眼生物力学测量技术及其研究进展如何实现眼组织力学特性的多维度精准量化，同时展现并强调了人工智能与多模态融合如何作为“加速器”助力临床理解眼生物力学作用。此外，重点回顾了本年度力学因素相关的若干焦点，例如力学在近视、圆锥角膜、青光眼等主要眼病发生发展中的生物学机制研究，为寻找新的干预靶点提供角度和思路。未来该领域有望实现从“测量力”到“调控力”的眼生物力学全方位认知，为眼科相关疾病提供全新的解决方案。

摘要:目的 探究力学拉伸调控角膜促炎因子表达与基质重塑的机制，为揭示力学环境异常相关角膜疾病的发病机制提供参考。方法 采用Flexcell 5000拉伸系统对人角膜成纤维细胞施加双向拉伸（幅度15%、频率0.1Hz、正弦波加载12 h），检测KLF4、KLF5、IL-6及基质重塑因子（MMP2、COL1、LOXs）基因的表达变化；筛选同时靶向KLF4、KLF5的miRNAs；通过siRNA及转染miRNA模拟物或抑制剂检测miRNA与KLF4/KLF5的靶向作用，及对角膜细胞促炎因子和基质重塑因子表达的影响。结果 miR-145-5p能够同时靶向KLF4与KLF5；力学拉伸可以抑制miR-145-5p、诱导KLF4和KLF5的表达，促进角膜基质降解；转染miR-145-5p模拟物或敲低KLF4/KLF5后，IL-6与MMP2的表达被抑制，COL1与LOXs的表达升高。结论 力学拉伸通过抑制miR-145-5p进而诱导其靶基因 KLF4与KLF5的表达，促进角膜炎症反应及基质重塑。miR-145-5p–KLF4/KLF5轴可作为治疗力学环境异常相关角膜疾病（如圆锥角膜等角膜扩张性疾病）的潜在靶点。

摘要:目的 为深入理解年龄相关性视网膜病变的病理基础，探索其潜在的治疗新靶点，本研究系统揭示小鼠视网膜从出生后发育至衰老过程中的组织结构与生物力学特性动态变化，并探讨其与病变发生的关系。方法 选取C57BL/6J小鼠新生期、成年期和老龄期共10个关键时间点，采用HE及免疫荧光染色观察视网膜形态与血管结构，Masson染色评估胶原沉积，原子力显微镜测定组织弹性模量，Western blotting及qPCR检测YAP活化水平。结果 发育期视网膜厚度逐渐增加并于成年期达到峰值[(259.4±2.4) μm]，老龄期明显变薄[(199.4±3.0) μm]，而血管网络在出生后4周内逐步完善并在老龄期整体结构保持稳定，但血管密度有所下降（约43%）。同时，成年期视网膜呈现“视乳头高、外周低”和“外层高、内层低”的空间梯度。而老龄期视网膜胶原纤维沉积增多且排列紊乱，组织弹性模量较成年期[(15.82±1.31) kPa]显著升高，可达(53.78±2.19) kPa，同时视网膜中YAP信号明显活化，提示力学信号通路被激活。结论小鼠视网膜在发育与衰老过程中存在伴随细胞外基质重塑的组织硬化，且与YAP信号激活密切相关。本研究从结构-力学-分子视角为理解及干预年龄相关性视网膜病变提供了新的理论依据。

摘要:目的 明确近视眼角膜的低应变区弹性模量，并分析其与近视严重程度的相关性，为近视的病因及严重程度提供生物力学理论依据。方法 本前瞻性病例系列研究共纳入124名行近视角膜屈光手术受试者的124只右眼，获取受试者的屈光度、眼轴及屈光术后角膜基质微透镜。使用双轴拉伸实验获取角膜基质微透镜水平和垂直方向低应变区弹性模量，根据眼轴长度<26 mm和≥ 26 mm分成两组，通过单因素方差分析评估两组间参数差异，以及Pearson、Spearman和偏相关分析控制协变量分析弹性模量和眼轴之间的相关性。 结果 与眼轴<26 mm组相比，眼轴≥ 26 mm组的水平[(0.828 ± 0.29) MPa vs. (0.553 ± 0.210) MPa]和垂直[(0.933 ± 0.37) MPa vs. (0.610 ± 0.230) MPa]低应变区弹性模量显著降低（P<0.001）。近视人眼的垂直方向弹性模量强于水平方向[(0.777±0.348)MPa vs. (0.695±0.263)MPa]，但无显著差异（P>0.05），同时水平（r=?0.340）和垂直方向（r=?0.314）的弹性模量与眼轴呈现显著的负相关（P<0.001）。 结论 随着近视的严重程度增加，角膜整体弹性模量下降，同时在低应变区垂直方向生物力学特性强于水平方向。

摘要:目的 探究角膜光密度、图像灰度的分布特征及其与动态角膜响应（dynamic corneal response，DCR）参数的相关性，以评估其作为识别角膜生物力学特性辅助指标的可行性。方法 纳入55例近视屈光手术患者术前的角膜生物力学分析仪（corneal visualization Scheimpflug technology，Corvis ST）和Pentacam数据。从Corvis ST首帧图像提取中央区（0~2 mm）与旁中央区（2~4 mm）的灰度值；基于Pentacam获取中央区及旁中央区（2~6 mm）分层（前层、中层、后层及全层）光密度值；分析全层光密度、灰度与包括第1次压平时的刚度参数（stiffness parameter at first applanation，SPA1）及综合半径（integrated radius，IR）在内的18个DCR参数的相关性。结果 中央区光密度及灰度值高于旁中央区（均P<0.05），且中央区从前层至后层光密度与灰度依次降低（均P<0.05）。中央区光密度与第2次压平时的速度呈正相关；灰度值与SPA1、Corvis生物力学指数呈负相关，与IR、Corvis生物力学因子呈正相关。结论 角膜中央区光密度及灰度值存在区域及层间差异，且与DCR参数相关。其能否有效补充现有在体角膜生物力学特性的评估，尚需进一步探索。本研究有望为早期识别角膜力学薄弱区域、优化近视及圆锥角膜等疾病的筛查策略提供新的无创性指标，具有潜在的临床应用价值。

摘要:目的 评估基于中国人群数据构建的可视化角膜生物力学分析仪 ( corneal visualization Scheimpflugtechnology,Corvis ST)生物力学指数(Corvis biomechanical index for Chinese populations, cCBI)鉴别临床期圆锥角膜(keratoconus,KC)、顿挫型圆锥角膜(forme fruste keratoconus,FFKC)的效能,并与传统 Corvis 生物力学指数(Corvisbiomechanical index, CBI)进行比较。 方法 本文为单中心回顾性病例对照研究。 纳入 101 例 KC 患者(101 眼)、132 例 FFKC 患者(132 眼);单纯屈光不正患者随机选取单眼纳入对照组(104 人,104 眼)。 采用三维眼前节分析系统 Pentacam HR 进行角膜地形图评估,采用 Corvis ST 进角膜生物力学评估。 对生物力学参数进行受试者工作特征(receiver operating characteristic curve,ROC)曲线分析,比较 CBI、cCBI 鉴别 KC、FFKC 的能力,并以 Youden 指数最大为原则确定最优阈值(cut-off 值)、灵敏度和特异度。 采用 DeLong 检验对 KC 组和 FFKC 组的 ROC 曲线下面积(area under the curve,AUC)进行两两比较。 结果 cCBI 区分 KC 组与对照组的 AUC 为 0. 942,取 Youden 指数最大对应的 cut-off 值 0. 87 时,敏感度为 94. 1% ,特异度为 100% ;CBI 的 AUC 为 0. 980,取 cut-off 值 0. 88 时,敏感度为98. 0% ,特异度为 100. 0% 。 cCBI 区分 FFKC 组与对照组的 AUC 为 0. 729,取 cut-off值 0. 28 时,敏感度为 59. 1% ,特异度为 78. 8% ;CBI 的 AUC 为 0. 775,取 cut-off 值 0. 72 时,敏感度为 48. 5% ,特异度为 97. 1% 。 结论 cCBI 与 CBI在诊断典型 KC 时效能相当;针对 FFKC,cCBI 灵敏度更高、假阴性率更低,更适用于中国人群屈光手术的术前初筛。

摘要:目的 为降低有晶状体眼人工晶体（implantable collamer lens，ICL）手术术后角膜内皮细胞密度降低的风险，设计了一种带有一个导流槽的单槽型ICL。方法 基于房水动力学原理，分别建立包含普通型ICL、中心孔型ICL和单槽型ICL的人眼数值模型，采用有限元软件研究植入3种结构ICL后眼内温度与房水速度及角膜切应力分布规律。结果 植入普通型ICL的人眼中角膜切应力远大于其他两种ICL。对比中心孔型ICL，植入单槽型ICL的人眼中角膜平均切应力下降了23.22%，最大切应力下降了16.94%，并且角膜切应力随着环境温度的升高而下降。结论 单槽型ICL能有效降低ICL植入术后角膜切应力，且为临床预防角膜细胞损失引发的并发症与新型ICL的设计提供了新的思路。

摘要:目的 利用有限元方法模拟压痕实验，研究筛板区组织力学特性与压痕接触区域的关系，提出一种确定筛板和视神经节细胞（retinal ganglion cell，RGC）轴突力学特性的方法。方法 基于大鼠及猫眼筛板区组织微观结构，建立筛板区组织的理想化非均质复合材料三维有限元模型。利用有限元方法模拟球形压头压入的过程，获得不同孔隙率时压头的压入深度与压入载荷曲线，利用量纲分析原理获得筛板区组织中筛板与RGC轴突的模量比，以及压入载荷与孔隙率、筛板力学特性及RGC轴突力学特性的关系，从而确定筛板和RGC轴突的力学特性。结果 基于经验公式获得筛板区各组分在压痕实验下的模量比和有效弹性模量，并利用数值算例验证了模量比和有效弹性模量确定方法的有效性。模量比识别误差低5%，有效弹性模量识别误差低于6%。结论 测量视乳头筛板区孔隙率后，可以使用经验公式对筛板和视神经的力学特性进行定量评估。研究结果为青光眼视神经损伤的机制研究提供基础。

摘要:目的 通过数字图像相关技术（digital image correlation, DIC）获取角膜变形位移场，并利用角膜边界位移数据反演其等效剪切模量，从而为角膜疾病的早期诊断与治疗提供支持，同时推动角膜力学特性研究的深入发展。方法 利用可视化角膜生物力学分析仪（corneal visualization scheimpflug technology, Corvis ST）获取喷气过程中角膜变形的一系列动态图像，使用DIC软件计算角膜平面位移场，反求表征其刚度属性的材料力学参数。结果 首先通过1组模拟数据对所提出的研究方法进行验证。结果显示，即使在高水平噪声的扰动下仍然可以精确求解出角膜的剪切模量值。之后，将该方法应用于7组正常角膜的实验测量数据，当以角膜边界全场位移作为反问题的输入时，重建得到的等效剪切模量为(0.310±0.076) MPa；仅考虑边界位移的竖直方向分量时，剪切模量为(0.286±0.063) MPa。结论 结合Corvis ST、DIC及材料参数类反演问题的新方法策略，在角膜生物力学特性表征方面展现出巨大的应用潜力，有助于推动角膜在体无损测量的进一步发展。

摘要:目的 构建基于多参数角膜地形图，利用轻量化Vision Transformer（ViT）算法构建顿挫期圆锥角膜（forme fruste keratoconus, FFKC）诊断模型。方法 回顾性纳入FFKC患者及正常对照各85例，将患者的多参数角膜地形图作为ViT模型输入，构建 ResNet50、VGG16、引入双重注意力机制的 DANet 以及轻量级 EfficientNetB0和MobileNetV3作为对照模型。通过注意力热图分析与圆锥角膜病理特征的关联，以增加模型的可解释性。结果 多参数ViT模型在多项指标上均显著优于传统模型， AUC为0.95，F1分数为0.89。多参数融合能够提升模型性能，厚度信息对模型贡献最大，权重为0.24；后表面信息次之，权重为0.21、0.20；前表面信息权重为0.19、0.18。注意力可视化显示，模型主要聚焦于角膜变薄与后表面膨隆区域，与圆锥角膜早期病理特征高度一致。结论 基于多参数角膜地形图的ViT模型在FFKC诊断任务中表现更优，多参数信息融合策略是提升模型诊断性能的关键。模型的注意力机制能够有效捕捉与圆锥角膜的主要病理特征高度相关。

摘要:目的 研究角膜塑形镜（OK镜）对不同偏心率非对称角膜的矫正效果，系统揭示偏心率差异在塑形机制中的作用。方法 基于角膜非球面、非对称的几何特征，构建不同偏心率条件下的OK镜–泪液–角膜耦合模型。通过模拟OK镜作用下的角膜力学响应，分析偏心率变化对治疗效果的影响机制。结果 当偏心率e=0.50时，角膜前表面应力峰值达到3?018.44 Pa，较e=0.48 和e=0.52 分别升高了32.4%和 31.2%。在e=0.40、0.42、0.44、0.46、0.48、0.50、0.52、0.54、0.56、0.58、0.60 条件下，角膜中周区的峰值位移分别为12.62、14.43、14.76、14.93、16.10、16.85、16.87、19.05、20.46、21.41、23.25 和 23.83 μm，呈现出随 e 值增大而逐渐升高的趋势。结论 当e=0.50 时，镜片与中周区的接触面积和压力分布达到临界状态，从而显著增强了应力集中效应。而当e偏离 0.50 时，无论周边形态更趋平坦（e较小）还是更陡峭（e较大），均可能通过改变泪液层厚度及力学传导路径而减弱局部应力集中。这一现象有助于推进OK镜的个性化验配，提升近视防控效果。

摘要:目的 探究固定的透明质酸HA如何调控血流中类循环肿瘤细胞MDA-MB-231CTC黏附滚动行为及整合素的活化。方法 用电子显微镜和流式细胞仪观察、测量不同培养条件下MDA-MB-231细胞形态、增殖速率和分子表达水平的差异；使用平行平板流动腔实验系统，观察分析和提取流场中MDA-MB-231CTC细胞在不同功能化底板上的滚动黏附特征参数。结果 MDA-MB-231CTC细胞形态及重要黏附分子表达呈现CTCs的特征。随着剪应力从30 mPa增至50 mPa，细胞总黏附比率均下降至5%。剪应力正向调控CD44/HA介导的细胞滚动速度，并快速激活邻近整合素，激活概率随细胞与底板接触时间的缩短而减少；激活的整合素α5β1通过纤连蛋白的相互作用进一步减缓细胞的滚动速度，促进细胞的稳定黏附。ERM蛋白与肌动蛋白参与整合素α5β1激活的力信号通路。结论 力通过HA与CD44相互作用的滑移键机制调控细胞的滚动黏附，局域整合素的快速激活路径并不涉及Syk信号通路。本研究深化了对癌细胞血行转移病理过程的理解，为抗肿瘤药物设计提供新的线索。

摘要:目的 基于Voronoi原理设计了一种由种子点自下而上梯度分布而形成的梯度不规则多孔结构，研究在给定区域内梯度大小和建模参数与压缩力学性能之间的关系。方法 参数化构建了不同单向梯度、不同缩放系数以及不同种子数的梯度Voronoi多孔结构，采用有限元技术，仿真多孔结构单向压缩及压缩破坏演化过程。结果 构建的梯度Voronoi多孔结构的孔隙率与比表面积的分布范围为65.02%~85%、4.536~6.632 mm-1；模型的等效压缩弹性模量随着缩放系数和单向梯度的增大而快速提升，范围为3.927~14.507 GPa。而种子数对结构强度的提升存在阈值效应。压缩破坏时的裂纹走向随着模型梯度的增大而发生改变，模型的断裂形貌会由水平裂纹变为与轴线约为45°的斜向裂纹，而缩放系数与种子数对模型的裂纹影响较小。结论 在设计满足特定压缩力学性能与结构失效模式的梯度Voronoi多孔结构时，应以梯度与缩放系数为主要调控手段，以实现对结构强度与多孔结构抗断裂性能的精准控制。

摘要:目的 研究垫块重建骨缺损条件下延长杆长度对胫骨假体固定稳定性的生物力学影响，为延长杆长度的合理选用提供理论依据并指导临床决策。 方法 选取1名健康成年男性志愿者，构建膝关节胫骨模型，在15 mm厚度金属垫块重建骨缺损条件下，使用15、25、35、45、55 mm不同长度延长杆，建立有限元模型。通过模拟水平行走时膝关节的载荷与运动，分析延长杆长度对胫骨von Mises应力及应力屏蔽、固定界面微动的影响。 结果 随着延长杆从15 mm增加至55 mm，胫骨近端前侧应力屏蔽率从38.4%增至60.5%；杆末端骨应力增大至3.37 MPa；微动峰值增大至67.7 μm，超出骨整合适宜范围。结论 延长杆长度增加导致胫骨近端应力屏蔽加剧，杆末端应力集中，固定界面微动增大。对于ⅡA型胫骨缺损患者，在骨质良好条件下，使用15 mm厚度垫块重建骨缺损，联合短杆即可获得良好稳定性。

摘要:目的 评估下肢机械轴变化对内侧半月板后角（medial meniscus posterior horn，MMPH）的生物力学影响，明确单纯矫正下肢力线能否改善MMPH的高应力情况。方法 为模拟不同内翻角度及内翻矫正后MMPH的生物力学变化，使用计算机辅助设计软件Mimics及3-matic模拟不同内翻角度的膝关节及进行截骨术前规划。建立5个不同模型：内翻3.7°（原始模型）、6°、12°模型及截骨矫正后外翻2.5°模型和0°模型，并将各膝关节模型模拟30°屈曲，对各个模型进行分析处理，施加与下肢机械轴同向的轴向力，获得股骨软骨和内外侧半月板von Mises应力分布情况。结果 在700 N加载条件下，随着内翻角度的增大，内侧半月板应力增大、外侧半月板应力减小，并且内侧半月板应力变化幅度（84.9%）大于外侧半月板（20.3%）。截骨矫正后可缓解MMPH的高应力分布，正中位矫正时内侧和外侧半月板应力平衡，轻微外翻矫正时（外翻2.5°），应力有从内侧半月板向外侧半月板转移的趋势。各模型与截骨后轻微外翻模型进行配对t检验，均有统计学意义上的差异（P<0.05）。结论 下肢HKA（机械轴）是影响半月板生物力学分布的关键，通过对内翻矫正可以减轻MMPH的高应力分布。

摘要:目的 探究不同类型（认知/运动）与负荷（简单/困难）双任务步行对人体前额叶皮层激活特征及行走稳定性的影响。方法 采用功能性近红外光谱技术（functional near infrared spectroscopy-fNIRS）和三维动态捕捉系统同时测量33名健康成年人单任务步行、简单/困难认知双任务步行、运动双任务步行时人体前额叶皮层的氧合血红蛋白浓度和运动学参数，并通过运动学数据间接计算动态稳度（margin of stability，MoS）。结果 右背外侧前额叶皮质在困难认知双任务步行激活大于困难运动双任务步行（F=7.067，P=0.012），左背外侧前额叶皮质在困难认知双任务步行激活大于困难运动双任务步行（F=4.831，P=0.035），右额极区认知双任务步行的激活大于运动双任务步行（P=0.029），右眶额皮质认知双任务步行的激活大于运动双任务步行（P=0.046），左腹外侧前额叶皮质认知双任务步行的激活大于运动双任务步行（P=0.039），左额极区认知双任务步行的激活大于运动双任务步行（P=0.022）。简单认知双任务行走时MOSap小于困难认知双任务行走（F=13.357，P=0.001），困难认知双任务行走MOSap大于困难运动双任务行走（F=8.571，P=0.006），简单认知双任务行走时MOSml小于困难认知双任务行走（F=5.394，P=0.027），困难认知双任务行走时MOSml大于困难运动双任务行走（F=4.703，P=0.038）。结论 双任务执行涉及前额叶亚区的层级化协同调控机制，背外侧前额叶皮层优先协调高阶认知任务资源分配。不同类型和负荷双任务对前额叶皮层激活和行走稳定性的影响存在交互效应。认知双任务步行时前额叶皮层多个亚区的神经激活强度高于运动双任务，困难认知任务引发前额叶皮层高激活的同时伴随行走稳定性的下降。简单认知双任务行走稳定性优于困难认知双任务行走，困难运动双任务行走稳定性优于困难认知双任务行走。

摘要:目的 分析男性青少年特发性脊柱侧弯（adolescent idiopathic scoliosis, AIS）患者背部肌群的动态量化肌肉激活异常与脊柱畸形的关联，构建基于表面肌电（surface electromyography，sEMG）参数的性别特异性评估模型，为优化男性AIS的早期筛查、精准干预及康复策略提供生物力学依据。方法 纳入60名男性青少年（AIS组30例，对照组30例），采用无线肌电系统采集静态（直立、前屈30°）与动态（冠状面侧屈）任务中竖脊肌、多裂肌及背阔肌EMG信号。通过均方根值（root mean square，RMS）、积分肌电值（integrated electromyography，iEMG）、对称性指数（symmetry index，SI）、激活时序差（ΔT）及协同收缩率（co-contraction rate，CR）等指标分析肌肉活动模式，并基于sEMG指标构建AIS预测模型。结果 静态任务中AIS组凸侧竖脊肌和多裂肌RMS显著高于对照组（P<0.01），凹侧ES和MF激活强度分别降低18.7%（P=0.021）和23.9%（P=0.002）。前屈30°时，凸侧竖脊肌RMS较对照组显著升高（P<0.01），SI较对照组下降（P<0.001），凸侧激活较对照组延迟。动态侧屈中，AIS组向凹侧屈曲时凸侧竖脊肌iEMG显著升高（P=0.017），且激活时序紊乱（P<0.001）。多裂肌呈现相似趋势，凹侧屈曲iEMG显著升高（P=0.002），而背阔肌iEMG无显著差异。多元回归分析表明，SI、凸侧竖脊肌RMS及ΔT联合可解释82%的Cobb角变异（调整R2=0.82），其中SI每降低10%，Cobb角增加6.5°（P<0.001）。结论 男性AIS患者背部肌群呈现凸侧过度激活与凹侧抑制的特征性sEMG异常，动态任务中时序紊乱及协同收缩增强进一步反映神经控制缺陷。

摘要:目的 探讨肥胖对儿童行走时机械能利用策略（钟摆机制 vs弹性机制）的影响并探讨其生物力学机制，为肥胖儿童优化运动处方以及预防运动损伤提供科学依据。方法 选取7~9岁肥胖儿童（肥胖组）和正常体重儿童（非肥胖组）各15名。受试者在电动跑步机上完成5种速度（1、2、3、4、5 km/h）步行测试，利用动作捕捉系统采集步行时的运动学（机械能）数据。步行钟摆机制通过机械能恢复率（energy recovery rate，ERR）、α相位角、β相位角和前进功（Wf）/垂直功（Wv）比值（Wf/Wv）进行量化，步行弹性机制采用最大潜在弹性势能利用率（maximum potential elastic energy usage，MPEEu）评估，下肢协调性用相位协调指数（phase coordinative index，PCI）反映。结果 两组均表现出随步速增加ERR和Wf/Wv升高、α和β相位角先升高后降低，MPEEu和PCI降低的趋势（P<0.05）。非肥胖组比较，肥胖组在不同步行速度时ERR降低（P<0.05），α相位角、MPEEu和PCI升高（P<0.05），β相位角和Wf/Wv差异无统计学意义（P>0.05）。相关分析显示，肥胖组PCI与ERR呈负相关（r＝﹣0.703，P<0.05），与MPEEu呈正相关（r＝?0.618，P<0.05）。结论 肥胖儿童步态模式的机械能利用策略呈现从钟摆机制向弹性机制转变，其机制可能与下肢协调性降低有关。肥胖儿童在低速行走时均表现出较低的下肢协调性，因此应特别关注低强度运动的安全性。

摘要:目的 研究自体腓骨长肌腱（peroneus longus tendon, PLT）与腘绳肌腱（hamstring tendon, HT）重建前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）对患者术后膝关节功能、肌力及动态稳定性的影响，为临床移植物的选择及康复训练方案提供参考依据。方法 招募34名ACL重建患者，包括PLT重建组与HT重建组各17人，根据年龄、身高、体重匹配招募17名健康人作为对照组。对受试者进行单腿跳跃、膝关节等速肌力及Y平衡测试，并收集患者膝关节主观功能评分。结果 PLT重建组膝关节评估量表（IKDC）得分与HT重建组之间无显著差异（P=0.178）。腓骨长肌重建组单腿跳跃距离明显小于对照组（P=0.029）；腓骨长肌重建组单腿三连跳跃距离明显小于HT重建组（P=0.004）和对照组（P<0.001）；腓骨长肌重建组屈曲峰值肌力明显小于HT重建组（P<0.001）和对照组（P<0.001）；腓骨长肌重建组伸展峰值肌力明显小于HT重建组（P<0.001）和对照组（P<0.001）；腓骨长肌重建组伸展力矩下肢对称指数（limb symmetry index，LSI）明显小于HT重建组（P=0.034）和对照组（P<0.001）；腓骨长肌重建组Y平衡测试综合值LSI明显低于HT重建组（P=0.026）和对照组（P=0.005）。结论 在ACL重建术中采用PLT和HT两种移植物均可以获得较为满意的膝关节主观功能。但相较于HT，采用PLT作为移植物患者的膝关节肌力、跳跃功能及动态姿势稳定性恢复较差，且与健康人群也存在差距，需在术后进一步加强神经肌肉控制训练。

摘要:目的 通过采集受试者的坐姿压力数据，结合Swin Transformer神经网络模型，提出一种基于压力数据的慢性非特异性腰痛（chronic non-specific low back pain，cNSLBP）病情客观评估方法。方法 招募100名cNSLBP受试者，利用压敏传感器阵列采集其在坐姿前倾、后仰、左倾、右倾及正坐5种姿势下的压力数据，并将其转化为压力图像。通过数据预处理和增强方法，构建了包含多层次特征的压力数据集。采用Swin Transformer模型对压力图像进行分析，提取特征并预测病情程度，并与传统卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）进行对比。结果 Swin Transformer模型在cNSLBP患者压力数据集上取得了0.136 8的平均绝对误差以及0.172 9的平均平方根误差，显著优于传统CNN模型。通过数据增强方法，模型在样本量有限的情况下表现出较强的泛化能力，能够有效区分患者病情的严重程度。结论 基于Swin Transformer的坐姿压力数据分析方法能够准确评估cNSLBP患者的病情严重程度，为临床提供了一种客观、高效的辅助诊断方式，可更好指导cNSLBP的临床诊疗。

摘要:目的 探究基于惯性传感器（inertial measurement unit, IMU）数据的5种机器学习模型预测实时步行功率的性能差异，并评估不同IMU放置位置方案对预测性能的影响，以期为大众健身和运动干预提供理论依据。方法 同步采集7个部位IMU、运动捕捉及测力台数据。将基于环节动力学计算的功率作为金标准，建立了18 083条步行功率的数据集。对比弹性网络、随机森林、极限梯度提升（extreme gradient boosting, XGBoost）、人工神经网络和门控循环单元5种机器学习模型的预测性能，并采用留一交叉验证进行评估。基于XGBoost特征重要性确定重要的IMU位置。结果 XGBoost在7个IMU配置下性能最优（r=0.862），且推理时间满足实时需求（8.29 ms）。踝部IMU数据在预测中最重要，占28.64%。踝部+腕部IMU组合在双IMU配置中的综合性能最佳，踝部IMU在单IMU配置中预测性能最佳。结论 XGBoost在多个传感器中展现显著优势，踝部+腕部双IMU配置兼顾精度与可穿戴实用性，为运动干预中的负荷计量提供理论支持。

摘要:目的 针对传统个性化足部矫形器械设计依赖复杂模型导致计算成本高、周期长的问题，以个性化矫形垫为例，提出一种高效解决方案。方法 基于患者CT数据建立骨骼与软组织简化为均匀材料的足部有限元模型，仿真与实测峰值误差为3.59%。利用该模型分析后跟楔形角、足弓支撑高度、弹性模量参数对足底压力的影响。通过材料挤出（material extrusion, MEX）3D打印制造矫形垫。结果 设计时间缩短80%；参数化设计表明，10°后跟楔形角可矫正外翻至正常5°，梯度模量设计降低局压力峰值27.6%，有效优化压力分布；50例患者临床测试显示舒适度评分达4.79/5分。结论 简化模型显著降低了建模成本与计算需求，支撑足部矫形器械快速迭代设计；参数化结合3D打印的方案在精准矫正畸形、提升舒适度等方面具有综合优势。

摘要:目的 探究为期12周的新型太极拳及八式太极拳训练对膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）患者坐站及站坐期间重心控制及运动学的影响。方法 将68名KOA患者随机分为新型太极拳组（n=36）和八式太极拳组（n=32）后，进行为期12周的太极拳干预，最终纳入新型太极拳组26人，八式太极拳组29人。干预前后使用三维运动分析系统对KOA患者30 s座椅站立测试进行动作采集，分别计算坐站及站坐期间重心（center of mass，COM）位移、移动曲线下的面积、移动速度的最大值以及躯干、骨盆以及下肢髋、膝和踝关节的关节活动范围（range of motion，ROM）。结果 与干预前相比，新型太极拳和八式太极拳干预后坐站及站坐期间COM内外侧移动距离及前后侧移动曲线下面积均显著减少，且站坐期间新型太极拳组均显著小于八式太极拳组（P=0.010，P=0.049）。与干预前相比，新型太极拳组站坐期间COM前后侧的移动曲线下面积及转移时间均显著减少（P=0.036，P=0.015）。新型太极拳训练后坐站期间踝关节屈伸（P=0.044）、内外翻（P=0.023）ROM均显著增加，髋关节屈伸（P=0.015）、骨盆前后倾（P=0.018）及躯干旋转（P=0.001）ROM均显著下降；站坐期间踝关节内外翻（P=0.046）、内外旋（P=0.010）均显著增加，髋关节屈伸（P=0.018）、骨盆前后倾（P=0.028）均显著减少。八式太极拳仅站坐期间骨盆内外旋显著减少（P=0.012）。与八式太极拳相比，新型太极拳组坐站期间髋关节屈伸（P=0.023）、躯干旋转（P<0.001）ROM及站坐期间躯干旋转ROM（P=0.005）均显著减少，站坐期间踝内外翻ROM（P=0.049）显著增加。结论 与八式太极拳相比，新型太极拳可显著增强KOA患者的COM的控制和关节运动表现，从而改善其姿势控制能力。新型太极拳方案为KOA患者提供了一种合适且有效的锻炼方式。

摘要:目的 探讨现行Oswestry功能障碍指数（Oswestry disability index，ODI）（v2.1a）在临床应用中的局限性，通过人机协作模式识别问题并提出优化方案，以提高评估准确性、适用性与患者填写的便利性。方法 结合作者与生成式人工智能（ChatGPT-4.5与DeepSeek-R1）的多轮交互，系统分析ODI 2.1a存在的问题。通过人机协作方式，提出条目修改、分级调整与漏填处理优化方案，制定更契合现代临床需求的优化版ODI量表。结果 识别出ODI 2.1a存在功能障碍分级不合理、漏填条目处理偏差、条目适应性不足及表述模糊等问题。优化措施包括：将0% 得分单列为“正常功能”；明确81%~100% 区间的适用人群；以“排尿功能”替代高漏填率的“性生活”条目；细化“提重物”“社交活动”和“旅游”等条目的描述。优化版量表在保持原有结构的基础上，提升了评估准确性、填写完整性及临床适应性。结论 在人机协作基础上提出了保持原有框架下的ODI量表优化策略，提升了量表的临床实用性与科学性。虽然人工智能在结构审视与内容优化中发挥了有效辅助作用，但仍需临床专业人员进行综合判断

摘要:目的 利用人体头部有限元模型作为脑损伤响应预测工具，评估不同碰撞速度下摩托车头盔内衬材料对头部防护效能的影响。方法 建立摩托车头盔有限元模型，并根据欧洲经济委员会ECE R22.05标准验证其有效性；建立头盔–头部–铁砧跌落冲击有限元模型，开展聚苯乙烯（expanded polystyrene，EPS）泡沫和聚丙烯（expanded polypropylene，EPP）泡沫两种内衬材料在不同密度和不同碰撞速度下72个头盔跌落工况仿真，预测各工况下的颅脑损伤风险。结果 在较高的碰撞速度（10.5~19.5 m/s）下，EPS和EEP泡沫模型预测的头部损伤指标（head injury criterion，HIC）随着内衬密度的增大呈下降趋势，两者平均百分比变化率分别为?49.29%和?43.95%，均显著低于初始低密度状态；EPS泡沫模型预测的平均累积应变损伤测量（cumulative strain damage measure，CSDM）比EEP泡沫模型可减少42.20%，EPP泡沫模型预测的平均HIC比EPS泡沫模型可减少14.20%。结论 对于头盔内衬材料的选取，从弥漫性轴索损伤防护方面考虑，EPS泡沫优于EPP泡沫；而从颅骨骨折防护方面考虑，EEP泡沫优于EPS泡沫；选取EPS泡沫作为头盔内衬材料相比于EEP泡沫，在较高的碰撞速度下更能减少头部损伤风险。

摘要:目的 为了有效评估全尺寸系列人体头部碰撞损伤机理，提出更优和广泛代表性的头部测评和安全防护措施。方法 以GB/T 10000中国成年人尺寸中男性头部参数为依据，基于TUST IBMs Head模型采用渐进式、直接式和邻近式参数化建模路径开发18~70岁各个百分位头部模型，并验证分析3种参数化建模路径的优劣性，最终选取最优参数化建模路径开发了包含5个年龄段、7个百分位的头部系列损伤仿生模型，通过重构Nahum和Trosseille经典尸体试验验证并分析头部损伤仿生模型的有效性及头型尺寸对损伤机理的影响。结果 采用渐进式参数化建模路径开发的头部有限元模型生物仿真度更高，其外部尺寸误差低于0.8%，动态重构试验的Pearson相关系数高于0.91。在相同作用力下，头部百分位与压力峰值呈负相关。在相同加速度下，头部百分位与额叶及枕叶处压力峰值呈正相关。结论 采用渐进式建模路径开发的特征百分位尺寸系列头部模型具有较高的生物仿真度，头型尺寸对头部损伤风险具有显著影响。

摘要:目的 研究飞行员在高G载荷工况下颈部动力学响应及颈部损伤风险预测。方法 基于CT影像建立了基于中国人体特征的颈部有限元模型，与THUMS V4.0头部模型耦合形成头颈部有限元模型。模型通过志愿者实验验证后，在弹射和阻拦着舰工况下对头颈部有限元模型进行仿真分析。结果 在弹射工况下，飞行员颈部椎骨、椎间盘最大von Mises应力分别为185.1、110 MPa，颈部损伤指数（neck injury index, NIC）最大值为22.19 m2/s2，超过15 m2/s2安全阈值；在拦阻着舰工况下，飞行员颈部椎骨、椎间盘最大von Mises应力分别117.1、79.59 MPa，NIC波动范围为-8.74~5.21 m2/s2，且始终处于安全范围内。结论 颈部在弹射工况下较易发生损伤且损伤程度较为严重，最易发生损伤的部位在颈椎C4~5节段；在拦阻着舰工况下，NIC处于安全范围，但仍有颈部软组织损伤风险。研究结果为飞行员在高G工况下颈部的损伤研究提供科学依据。

摘要:目的 研究下肢关节力矩、关节刚度和起跨速度对高水平跨栏运动员起跨速度的影响。方法 利用Qualisys三维红外动态捕捉系统与测力台同步测量法，根据逆动力学原理，对8名国家级健将和8名国际级健将男子110 m栏运动员第4栏的起跨阶段进行运动学和动力学数据采集。结果 国际级健将的运动员在起跨着地缓冲阶段，髋（28.7%）、膝（45.7%）、踝关节（35.3%）的相对峰力矩高于国家级健将运动员（P<0.01）。国际级健将运动员在起跨蹬伸离地阶段，髋（56.1%）、膝（38.6%）、踝关节（36.8%）相对峰力矩高于国家级健将（P<0.01）。国际级健将运动员在起跨蹬伸阶段，髋（61.5%）、膝（27.8%）、踝关节（83.3%）刚度高于国家级健将（P<0.01）。起跨着地缓冲阶段，髋、膝、踝承受关节的相对峰力矩与着地速度存在正相关，相关系数r=0.51~0.61；起跨蹬伸阶段，髋、膝、踝关节的相对峰力矩与离地速度存在高度正相关,r=0.82~0.89。髋、膝、踝的关节刚度与起跨速度存在高度正相关,r=0.80~0.90。髋、膝、踝的关节刚度与速度变化率存在高度负相关,r=0.88~0.95。结论 起跨阶段国际级健将跨栏运动员下肢三关节的相对峰力矩和关节刚度高于国家级健将运动员，且关节峰力矩和关节刚度与起跨速度呈现出较高的相关性，即提升关节力矩与关节刚度有助于提高起跨速度，髋关节与踝关节的性能对起跨阶段的影响最为明显。根据拟合的函数方程可进行速度与关节力矩关系的估算。训练中可以通过拉长-缩短周期类训练动作增强下肢力量，提高关节力矩，提升关节刚度，将有效促进专项成绩与运动表现。

摘要:目的 利用数字化测量技术分析腰椎斜扳法的力学特征，量化力学参数，为手法的规范化操作和教学实践提供生物力学依据。方法 采用Tactilus压力分布传感器系统采集腰椎斜扳法操作过程中的压力数据，提取预加载力、冲击力、预加载峰值力等力学参数。结果 肩位预加载相与冲击相的峰值力分别为（4.39±0.18）kg、（7.14±0.21）kg，显著高于臀位的（2.82±0.10）kg、（4.98±0.12）kg；肩位预加载相和冲击相的时长均短于臀位。肩位与臀位各力学指标间显著正相关。结论 施术者采用“重力代偿”体位可显著降低发力强度，并根据患者肌张力的高低调整施力方式。在针对下腰段进行调整时，节段定位后，肩位为主要受力部位，随后在臀位协同发力完成扳动。

摘要:目的 通过探讨不同频率–压力组合一指禅推对脾虚兔胃肠功能的影响及其交互作用，筛选出最佳参数组合，为手法的量化、标准化操作奠定基础。方法 选取30只家兔随机分为空白对照组（K组）、模型组（P组）、低频-低压组（A组）、低频-高压组（B组）、高频–低压组（C组）、高频-高压组（D组），共6组。除 K 组外，其余组均造脾虚功能性消化不良（functional dyspepsia，FD）模型，P组为模型对照组，A、B、C、D组分别于家兔腹部中脘穴、天枢穴进行为期10 d的一指禅推法治疗，手法结束后测量小肠推进率、血清胃动素（motilin，MTL）、D-木糖及血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）水平。结果 与K组相比，P组小肠推进率、MTL、D-木糖水平显著降低（P<0.001），VIP水平显著升高（P<0.001）。与P组相比，A、B、C组小肠推进率、MTL、D-木糖水平显著升高（P<0.01），D组无明显降低（P>0.05）；B、C组VIP水平显著降低（P<0.001），A、D组无明显改变（P>0.05）。一指禅推法频率与压力在调节小肠推进率、MTL、D-木糖、VIP水平方面均存在交互作用（P<0.001）。除VIP外，在低压作用下，频率的简单效应不显著（P>0.05），在高压作用下，频率的简单效应显著（P<0.001）。结论 不同频率–压力组合一指禅推对脾虚兔胃肠功能的影响不同，一指禅推法的频率与压力之间存在交互作用，不同的施术频率需要在一定的压力下才存在效应关系，其中低频-高压组为最佳参数组合。

摘要:目的 针对急救外科手术中自体血液回收的需求，开发一种自体血液回收分离设备，并研究离心转速对红细胞分离性能的影响。方法 对自体血液回收分离设备进行整机设计，建立血液分离运行过程模型，分析离心杯运动过程，进行设备结构模态分析。通过实验研究离心转速对血液分离温升、噪声、振幅以及红细胞回收率等关键性能参数的影响。结果 离心转速每上升2 000 r/min，离心杯血液分离温升幅值不超过5.2 ℃，设备运行至最高转速7 000 r/min时，最高温度不超过42.2 ℃。满载时设备工作噪声不超过55.7 dB，离心杯产生的振幅不超过0.068 mm。红细胞回收分离实验测得红细胞平均回收率为91.66%。结论 所设计的自体血液回收分离设备能够有效进行红细胞回收，且离心转速对血液分离性能具有显著影响。在所研究的转速范围内，设备运行稳定，温升、噪声和振幅均在可接受范围内，红细胞回收率满足要求，验证了血液分离的可行性。

摘要:视调节是人眼通过睫状肌、悬韧带与晶状体协同作用实现的屈光调节过程，其生物力学特性是实现视调节的基础之一，对人眼清晰成像十分重要，但其机制复杂且难以直接测量。有限元分析（finite element analysis, FEA）通过离散建模与数值求解，可在组织尺度上模拟应力分布与形变规律，为深入理解人眼调节机制、解析老视形成过程以及分析人工晶状体眼的力学行为提供依据。本文系统综述了FEA在视调节研究中的应用进展，包括调节系统模型的构建、调节理论的力学验证、年龄相关变化对调节能力的影响，以及FEA在人工晶状体设计优化和光–力学耦合建模中的创新应用，以期为视调节生物力学研究与精准眼科工程提供参考。

摘要:血管内皮细胞力学信号转导机制在心血管稳态调控中具有关键作用。近年来，新型力学敏感性阳离子通道Piezo1因其独特的跨膜拓扑结构和杠杆式门控机制，成为内皮力学传感研究的焦点。该通道通过直接感知膜张力变化和介导细胞骨架–基质力学耦合双重机制，将血流剪切应力等力学信号转化为Ca2?/K?跨膜流，进而调控一氧化氮合成、细胞功能重塑及基因表达。针对其门控动力学的靶向调控，可能为动脉粥样硬化、高血压性心肌重构等心血管系统力学相关疾病提供新型治疗策略。

摘要:全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）是治疗终末期膝关节炎最成功的手术，TKA中膝关节的间隙平衡是影响手术效果的重要因素。为了获得更好的间隙平衡及临床效果，压力传感器被应用在TKA中以量化呈现膝关节间压力情况。然而现在关于间隙平衡尚无统一标准，同时较多关于压力传感器在术后膝关节功能和患者满意度上的研究未显示出一致的结论。通过收集并整理文献，首先讨论间隙平衡标准的研究现状，其次介绍压力传感器垫片的应用及临床效果，最后分析压力传感器垫片现存的局限性，以期为TKA间隙平衡的优化和压力传感器垫片的发展提供参考。

摘要:压电材料可以有效地将机械能转化为电能，已被广泛用于能量收集和转换。兼具柔性化和高性能的生物贴合型压电材料，在可穿戴生物医学设备领域具有广阔的应用前景。本文综述了适用于生物贴合的压电材料的柔性化方法和实际应用，系统讨论了3种主要的柔性化策略，包括柔性有机压电聚合物、有机–无机杂化压电复合材料和无机压电陶瓷柔性化。最后总结了柔性压电材料在生物贴合设备上的实际应用案例，并展望其未来发展方向，为未来压电材料柔性化研究及适用于生物贴合的压电材料器件开发提供指导。

摘要:骨细胞是骨内主要的力学感受细胞，其力学特性及对力学信号的感知和响应对骨骼的生长发育、重建和再生至关重要。然而，目前针对骨细胞的研究仍存在诸多未解问题，例如骨细胞的生物力学特性、骨细胞对不同形式力学刺激的生物学响应规律等。本文总结了骨细胞的生物力学特性（弹性模量、黏弹性行为和膜张力等），同时探讨骨细胞在流体剪切应力、拖拽力和静水压力等不同形式力学刺激作用下的生物学响应规律，以期为更精准的骨细胞力学建模提供参考，也有望为临床相关疾病的诊断提供依据，同时对深入理解骨重建和再生的力学生物学机制具有重要意义。

摘要:血管内皮糖萼是由硫酸化蛋白聚糖、透明质酸、糖蛋白等构成的动态凝胶层，作为血管内皮的机械力传感器，其完整性对维持血管功能至关重要。低剪切应力（<0.5 Pa）通过AMPK介导的途径激活透明质酸酶2，导致糖萼破坏；血流紊乱及促动脉粥样硬化性剪切力波形可改变硫酸乙酰肝素等的分布与合成，加剧糖萼损伤并促进动脉粥样硬化。此外，炎症、氧化应激、脓毒症及病毒等因素通过调控透明质酸酶（hyaluronidase，HYALs）、乙酰肝素酶（heparanase，HPSE）、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）等关键降解酶共同介导糖萼解聚。目前针对这些酶的抑制剂（如舒洛地特、多西环素）已展现出保护潜力。未来研究需聚焦生物力学与降解酶的协同作用机制，开发靶向干预策略，以维持血管稳态并改善疾病预后。