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    • 基于局部曲率测量的智能矫形器三维曲面重建方法
    李相龙 , 郭江真 , 陶春静
    录用日期: 2025-04-17
    [摘要](10) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 矫形器在穿戴过程中不可避免发生形变从而导致矫治力输出错误，为保证力模型的准确性，获取矫形器的三维形状信息十分必要，为此本文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 采用最近邻插值和三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 cm 和 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，其适用于形状较为复杂的矫形器三维形状重建场景。
    腕部加压状态下血管及组织力学特性 的影像与数值分析
    作者:姚健 , 卢泰祺 , 刘雍陶 , 宋辉 , 韩丽莎 , 贺缨
    录用日期: 2025-04-17
    [摘要](7) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    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数值的影响。方法 通过磁共振成像获取腕带加压时的腕部断面影像；采用超声弹性成像测量皮肤、肌肉和肌腱的杨氏模量；并采集受试者测压包络曲线。通过图像处理获得腕部断面，探究各部分组织对其力学性能的影响，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 在较低腕带压力下，腕部轮廓与截面积已发生明显改变，随着压力增大这种改变逐渐减小；志愿者的腕部组织杨氏模量存在差异性，与肌肉占比有较大相关性；数值模拟显示组织力学性能的差异会对示波法包络的最大值产生影响，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；组织平均杨氏模量越大示波法包络的最大值越小。
    基于数值模拟仿真分析跳台滑雪关键技术的气动力差异特征
    于经伦 , 杨进 , 亓朔 , 张胜年 , 娄彦涛
    录用日期: 2025-04-17
    [摘要](6) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    摘要：目的 跳台滑雪起跳和空中飞行关键技术参数显著影响运动表现，但现有研究多局限于运动学分析，缺乏针对两阶段气动特性内在关联的空气动力学探究。因此，需探讨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、力矩等；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，但结果对比并无显著统计学意义（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 研究发现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。
    不同螺钉内固定方案治疗喙突基底部骨折的三维有限元分析
    谈绎文 , 王辉昊 , 谈钊 , 张琳聆 , 郭海玲 , 张琥
    录用日期: 2025-04-17
    [摘要](10) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：通过三维有限元分析，比较五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（50N）、重度牵拉（250N）对喙突产生的载荷，模拟单枚空心钉全骨内固定（M1）、单枚空心钉经喙突垂直部下方部分切出固定（M2）、单枚空心钉经喙突垂直部上方部分切出固定至肩胛冈（M3）、双枚空心钉全骨内固定（M4）以及M5（M1+M3）共五种方案，分析不同方案的骨折断端位移和固定螺钉的von Mises应力分布。结果：双枚空心螺钉固定的M4和M5方案在50N和250N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（M2）因应力集中于钉体根部，位移与应力值最高，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：三维有限元分析显示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。
    冠状动脉旁路移植术不同移植方式对血流动力学影响的研究
    刘永辉 , 韩傲 , 史艺 , 张韬 , 刘刚
    录用日期: 2025-04-14
    [摘要](9) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：利用计算流体力学，研究冠状动脉旁路移植术（coronary artery bypass grafting，CABG）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：基于真实患者的CT数据，利用SimVascular软件重建冠状动脉三维模型，并设计了单桥、Y型桥、序贯桥和V型桥四种搭桥方案。并采用计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）模拟技术，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）进行了系统分析和比较。 结果：四种搭桥方案均能有效恢复血流分配，但序贯桥方案在桥血管壁面切应力上表现最佳，其桥血管WSS值处于理想范围，而Y型桥和V型桥的部分区域存在WSS不足的风险。此外，OSI和RRT的分析表明，序贯桥和单桥在这些指标上更具优势，表现出更为稳定的血流环境。 结论：不同移植方案对冠脉血流动力学的影响存在差异。本研究表明，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。本研究结果可为前降支冠状动脉旁路移植术治疗方案的设计与优化提供理论参考。
    复合编织支架在狭窄颈动脉中自扩张性能的有限元分析
    张正南 , 赵改平 , 颜文涛
    录用日期: 2025-04-14
    [摘要](12) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    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）按三种配比（24：0、12：12、8：16）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，斑块最大应力值集中在狭窄最为明显的地方。全镍钛合金下，斑块和支架最大应力平均值分别为0.24和140 MPa；复合编织支架为0.41和515.9 MPa，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，含16根JDBM丝的支架扩张性比裸NiTi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。
    不同落地高度下内翻扰动对慢性踝关节不稳者运动学和肌电学特征的影响
    张藤 , 毛德伟 , 张鑫蕊 , 朱晓雪 , 宋祺鹏
    录用日期: 2025-04-08
    [摘要](16) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：踝关节扭伤常发生于从高处落地时，以内翻扭伤最为常见。目前关于慢性踝关节不稳者（慢踝者）在不同落地高度下的落地策略仍存在争议。本文旨在探讨慢踝者和非慢踝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名慢踝者和25名非慢踝者，分别从16cm和30cm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：慢踝组踝关节内翻峰值角度大于非慢踝组（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）。慢踝组在预激活阶段（P=0.019）和落地阶段（P=0.046）的腓骨长肌激活程度低于非慢踝组，股直肌激活程度高于慢踝组（P=0.026），且随高度增加，两组胫骨前肌激活程度增加（P=0.015）。慢踝组的腓骨长肌激活时刻较非慢踝组延迟（P=0.025），腓肠肌内侧激活时刻早于非慢踝组（P=0.016），随高度增加，股直肌激活时刻延迟（P=0.016）。结论：慢踝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。
    创面修复力医学
    兰智星 , 王宇晨 , 高之浩 , 都慧聪 , 林昱遥 , 舒茂国 , 李靖 , 卢天健 , 徐峰 , 刘灏
    录用日期: 2025-04-08
    [摘要](21) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    力在临床创面修复中的应用由来已久,但其内在原理仍未系统阐明。近年来,随着生物力学和力生物学的不断发展,力学因素对创面产生、变化、愈合等一系列过程的内在影响机制逐渐得到揭示。本文在已有理论、技术研究与临床实践的基础上,提出“创面修复力医学”的概念,从创面生物力学、创面力生物学、创面力治疗学三个方面系统梳理了相关研究报道,展望了其在未来的可能发展方向,以期为创面护理和瘢痕防治提供新的思路。
    不同体积的骨水泥强化椎弓根螺钉在振动特性中的生物力学差异
    陈龙 , 王小阵 , 席金涛 , 鲁齐林
    录用日期: 2025-04-08
    [摘要](13) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的:本研究旨在确定骨质疏松患者在垂直全身振动(whole-body vibration, WBV)条件下,不同体积的骨水泥强化椎弓根螺钉(bone cement-augmented pedicle screws, CAPS)在经椎间孔腰椎椎间融合(transforaminal lumbar interbody fusion, TLIF)术后的生物力学影响。 方法:有限元分析法(finite element analysis, FEA)建立骨质疏松L4/5 TLIF术后模型。根据聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)体积的不同分为三组:对照组(单侧0 mL)、观察1组(单侧1.5 mL)、观察2组(单侧2.5 mL)。利用40 N的正弦垂直载荷(频率为5 Hz)和400 N的预加载负荷来模拟人体的垂直振动以及生理压缩,并将这些模型在轴向循环载荷下的动态响应进行了比较研究。 结果:比较三组邻近节段椎间盘髓核内压力、纤维环最大应力及纤维环后凸位移,观察1组大于对照组大于观察2组,但是三组结果没有显著性差异。而且随着骨水泥体积的增加,L4下终板和L5上终板的最大von-Mises应力在逐渐减小。这种趋势也发生在三组椎弓根周围骨质的最大von-Mises应力中。 结论:在垂直WBV模式下,PMMA在一定范围内随着体积的增加可降低螺钉松动和Cage下沉的风险。但是,在2.5 mL时表现出最好的生物力学性能,这些发现可能有助于指导临床治疗。
    软骨细胞力学传感器的研究进展
    杨梓桐 , 房兵
    录用日期: 2025-03-31
    [摘要](20) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    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。目前，大部分学者认同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。
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