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    • 不稳平面对慢性踝关节不稳患者的生物力学影响及干预效果
    康浩阳 , 朱婷 , 陈瑞 , 丁方圆 , 李键 , 江东
    录用日期: 2026-01-12
    [摘要](5) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    慢性踝关节不稳(chronic ankle instability,CAI)是踝关节扭伤后常见的后遗症,表现为机械性或功能性的踝关节持续不稳,严重影响患者的运动能力与生活质量。不稳平面干预作为一种有效、经济且可行的康复方式,已逐渐应用于CAI的治疗。本文综述了CAI患者在不同类型不稳平面(如柔软平面、横向楔形平面、沙地、平衡板、BOSU球、楔形鞋垫、振动平台、蹦床等)上的生物力学特征及干预效果。研究表明,在生物力学特征方面,CAI患者在不稳平面上表现出关节运动学、动力学、姿势控制与肌肉激活等多个指标的显著变化：如踝内翻角度增加、近端关节代偿模式、下肢力矩变化以及下肢肌肉激活改变等；在干预效果方面,即刻干预可有效提升姿势控制能力,而长期干预不仅能进一步改善姿势控制,还能显著优化关节运动功能、增强本体感觉并缩短肌肉反应时间。干预机制包括神经肌肉控制能力的增强、本体感觉功能的改善以及中枢神经系统的潜在适应性重塑。未来研究应致力于结合人工智能构建个性化精准干预方案,研发新型不稳平面设备,并深入探究其在中枢神经系统层面的作用机制,从而为CAI患者提供更科学高效的康复策略。
    颈动脉复合编织支架几何参数与力学性能的有限元研究
    张怡 , 赵改平 , 丁风华 , 宋成利 , 颜文涛 , 毛琳 , 吴坤能 , 袁若森
    录用日期: 2026-01-12
    [摘要](1) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 利用有限元方法研究复合编织支架在不同几何参数情况下的压缩性能和柔顺性，评估结构参数与材料配比变化对其力学行为的影响，为优化支架设计提供理论依据。方法 建立由镍钛合金丝(NiTi)与可降解镁合金丝(JDBM)的配比(24:0、12:12、8:16)、丝径(0.14、0.20、0.26mm)及编织角度(30°、45°、60°)组合形成的27种复合编织支架的有限元模型。分析支架在径向压缩和弯曲时的应力分布特征与力学性能。结果 编织角为30°、45°和60°的径向力分别为23.26、6.68和1.22 N，随着编织角由30°增大到60°，径向力降低约19倍。较小编织角有助于增强径向支撑力并维持结构稳定性。支架弯曲30°时，丝径为0.14、0.20和0.26 mm的弯矩分别为0.26、1.07和3.03 N·mm，丝径增大使弯矩提升约11.5倍，丝径变化引起的弯矩变化幅度较大，对支架的柔顺性影响明显。在支架压缩达到最大变形后，24NiTi 、12NiTi和8NiTi的支架径向力分别为13.81、 22.94和27.32N，3款不同金属丝配比的支架弯矩处于相近数值，柔顺性相似。结论 编织角和丝径对支架的支撑与柔顺性能具有重要影响，而不同金属丝数量配比的影响主要体现在径向支撑力的变化上，对纵向柔顺性的影响较小。
    基于超声信号的跳高运动员脚踝异位损伤非接触检测
    张健 , 任鹏博 , 蔡峰 , 李婷文 , 张建华
    录用日期: 2026-01-12
    [摘要](18) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    跳高运动项目训练强度大导致运动员脚踝异位损伤比较频发。在跳高运动员脚踝异位损伤检测中,传统方法仅提取单一维度特征,导致特征细节信息缺失,影响跳高运动员脚踝异位损伤的检测精度。因此,基于超声信号的跳高运动员脚踝异位损伤非接触检测方法,旨在提升对损伤状态、位置及程度的检测精度。利用超声信号穿透皮肤表层,深入脚踝组织内部,捕捉到细微的结构变化和异常回声超声信号。通过小波变换与重构,实现初始采集超声信号的处理。利用超声信号从一维转换为二维跳高运动员脚踝超声检测图像,融合超声信号和超声图像两个维度,提取超声细节特征。根据超声信号在骨骼和肌肉中的反射特征,设定跳高运动员脚踝异位损伤检测标准。计算提取的超声细节特征与设定标准之间的匹配度,结合脚踝异位损伤的位置和程度,实现脚踝异位损伤非接触检测。实验结果显示,与传统检测方法相比,优化设计方法在损伤状态、位置和程度三个方面的检测精度显著提升,损伤状态检测准确率、召回率及F1值分别为0.92、0.90和0.91。均方误差、均方根误差和平均绝对误差分别为0.12、0.35和0.28,决定系数为0.95。证明基于超声信号的跳高运动员脚踝异位损伤非接触检测,可有效检测跳高运动员脚踝异位损伤,提升检测精度,实现非侵入式动态监测。
    利用有限元分析高度近视合并后巩膜葡萄肿对视乳头变形的影响
    王燕青 , 付羽 , 乔利亚 , 李晓霞 , 钱秀清
    录用日期: 2026-01-12
    [摘要](17) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：后巩膜葡萄肿是高度近视的易发并发症，本文基于临床影像，构建个性化的眼球后部模型，利用有限元方法模拟不同情况下的高度近视合并后巩膜葡萄肿患者的眼底软组织变形，探究高度近视合并后巩膜葡萄肿对视神经损伤的影响，为个性化治疗提供参考。方法：采集临床患者的光学相干断层扫描影像数据，对图像进行筛选与预处理，采用重心的二阶差分序列单帧均值参数作为特征提取并进行配准，三维重建眼底软组织的各部分结构；然后建立有限元模型得到完整眼底结构模型，包括视网膜、脉络膜、巩膜和筛板，通过有限元分析得到个性化模型的眼底软组织变形、应力与应变的分布，探讨巩膜厚度及弹性模量对视乳头、筛板变形的影响。结果：所有模型中变形最大值位置均在视乳头处；视乳头处所受应力均大于黄斑处；巩膜厚度从0.2mm增大至1mm，眼底软组织整体变形最大值减小了0.69%~10.03%，筛板径向最大变形值减小了0.08%~2.63%。杨氏模量从1MPa增大至9MPa，眼底软组织整体变形最大值减小了0.09%~1.45%；结论：基于临床影像数据建立了高度近视合并后巩膜葡萄肿的眼底有限元个性化模型，分析了不同患者眼底软组织的变形，并评估了巩膜厚度及弹性模量对眼底软组织变形的影响，为个性化治疗提供了依据。
    基于可穿戴传感器与机器学习算法构建老年肌少症患者跌倒风险的动态预测模型
    都志豪 , 周晓明 , 刘涛锋
    录用日期: 2026-01-09
    [摘要](22) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    【目的】针对传统静态评估难以捕捉老年肌少症患者在日常生活中因生理波动导致的跌倒风险这一问题，本研究旨在构建基于可穿戴传感器数据的动态跌倒风险预测模型。【方法】采用前瞻性队列设计，招募120名患者，佩戴惯性传感器采集7天日常步态数据，并进行6个月跌倒随访。构建融合临床指标与传感器步态特征（如步态变异性、坐站转换功率等）的随机森林模型，并与传统模型进行比较。【结果】在115名完成随访的患者中，30.4%发生跌倒。融合模型表现出最优预测效能（AUC=0.91,95%CI:0.86-0.96，灵敏度81.8%，特异度92.0%），显著优于仅依赖传统临床指标的模型（AUC=0.76**，P<0.05）、仅依赖传感器特征的模型（AUC=0.87）及TUG单变量基准模型（AUC=0.72）。该模型同时表现出良好的校准度和临床净获益。【结论】基于可穿戴传感器与机器学习的动态模型，通过优先量化步态变异性等动态功能缺陷，有助于提高高风险个体的识别准确率，该模型可为社区及居家环境下的老年人跌倒早期预警与个性化干预提供客观依据，具有潜在的临床推广价值。
    角膜弹性力学特性与近视严重程度的相关性研究
    霍炎 , 屈正源 , 谢睿思 , 王雁
    录用日期: 2026-01-09
    [摘要](32) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 近视是我国重大公共卫生问题，其病因尚不明确。本研究目的是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 这项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，借助单因素方差分析评估两组间参数差异，借助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， ≥ 26 mm组的水平（0.828 ± 0.29 MPa vs. 0.553 ± 0.21 MPa）和垂直（0.933 ± 0.37 MPa vs. 0.610 ± 0.23 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显著强于水平方向（P<0.001），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，本研究为理解近视形成和严重程度的生物力学基础提供了证据支持及理论依据。
    小鼠视网膜发育与衰老过程中的生物力学变化及YAP信号机制
    魏冰倩 , 王欣 , 张晓旺 , 袁天浩 , 唐于倩 , 李蓓 , 徐峰 , 窦国睿
    录用日期: 2026-01-07
    [摘要](31) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 探究小鼠视网膜从出生后发育至衰老过程中组织结构、生物力学特性变化，探讨其与年龄相关性视网膜病变的关系。 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 blot及qPCR检测YAP表达及活化水平。 结果 发育期视网膜厚度逐渐增加并于成年期达峰，老龄期明显变薄，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，但血管密度略有下降。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显著升高，且视网膜中YAP mRNA及蛋白表达上调并伴有明显活化，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激活密切相关，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。
    基于改良矢量编码技术的女性髌股关节疼痛患者下楼梯时下肢协调特征分析
    郑佳伟 , 林熙凯 , 李俏俏 , 陈瑞兄 , 滕俊枫 , 陈建
    录用日期: 2026-01-06
    [摘要](38) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 下楼梯是诱发髌股关节疼痛(Patellofemoral pain，PFP)患者症状加重的典型活动,既往研究多关注单关节运动学特征,难以全面揭示下肢运动链的协调控制策略。本研究旨在探究女性PFP患者下楼梯时下肢各关节间的平均耦合角、协调模式特征以及协调变异性，从下肢整体运动链协调的角度进一步揭示PFP患者异常的生物力学特征。方法 招募15名女性PFP患者以及15名健康受试者，使用Vicon动作捕捉系统采集下楼梯离心阶段患侧下肢运动学数据，利用改良版矢量编码技术计算下肢关节间耦合角、协调模式以及协调变异性。使用独立样本t检验比较两组协调模式的差异，使用统计参数映射比较两组协调变异性的差异，使用Watson-Williams F检验比较两组平均耦合角的差异。结果 与对照组相比,PFP组膝-踝关节矢状面平均耦合角减小12.59°(P=0.037),髋-踝关节矢状面平均耦合角增大8.71°(P=0.046)。协调模式方面,PFP组膝-踝关节矢状面同相频次增加75.2%(P=0.035);髋-踝关节矢状面同相频次减少36.1%(P=0.02),近端主导频次增加80.1%(P=0.019);髋-踝关节冠状面同相频次减少33.6%(P=0.03)。两组协调变异性无显著差异。结论 年轻女性PFP患者在下楼梯时表现出下肢协调模式的重组。矢状面上，膝-踝关节形成僵化的同相协调模式以配合膝关节回避策略，同时踝关节独立运动自由度受限导致髋-踝近端主导增加；冠状面上，髋-踝关节协同稳定性下降。两组协调变异性无显著差异，提示患者神经肌肉系统仍保留一定的运动适应能力。
    便携式腹壁力学按压器的结构设计与实验研究
    杨玉清 , 何彬斌 , 谢璐 , 闫士举 , 侯宇轩 , 何腾莉 , 顾岩 , 宋成利
    录用日期: 2026-01-06
    [摘要](34) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 设计一款便携式腹壁力学检测按压器，用于无创评估腹内压并量化腹壁力学性能。方法 设计按压器，完成核心部件选型与集成；通过薄膜按压实验、自建腹壁模拟器测试和有限元建模分析其性能及腹壁表面张力变化规律；进一步通过大鼠实验验证按压器的可用性。结果 数据重复性实验显示，按压器在不同条件下数据的Pearson相关系数r均大于0.999（P < 0.0001），具有良好的重复性、准确性和速度适应性。拉力测量实验表明，设备可灵敏识别500mN拉力变化带来的力学差异。腹壁模拟器实验验证了仿真与实测数据高度一致（r = 0.99993，P < 0.0001），按压器可有效估测未知腹内压及表面张力。动物实验证实其在生理环境中具备评估腹内压与量化腹壁力学性能的能力。结论 该按压器能无创评估腹内压，客观量化腹壁力学特性，为个体化补片选择与手术方案制定提供数据支持。
    基于多参数角膜地形图的顿挫期圆锥角膜辅助诊断模型研究
    苏欧 , 孙铭 , 王金航 , 王宇 , 张海霞
    录用日期: 2026-01-06
    [摘要](27) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    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,将这些患者的多参数角膜地形图作为ViT模型输入,分别构建 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。对比实验结果表明,多参数融合对模型性能提升至关重要(AUC为0.95 vs ~0.83),其中厚度信息对模型贡献最大(权重为0.24),后表面信息次之。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。
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