首页期刊导航|医用生物力学
期刊信息/Journal information
医用生物力学
医用生物力学

戴尅戎

双月刊

1004-7220

021-63138341－5397

200011

上海市制造局路639号

医用生物力学/CSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《医用生物力学》主要刊登交流我国学者在生物力学研究中取得的成果和部分国外专家的论文。着重刊登对科研与临床实践有指导意义的论著，同时还开辟综述、讲座、经验交流、研究简报、专题讨论等专栏。内容充实，反映了中国生物力学的研究动向和成果。
正式出版
收录年代

    术中塑形与锁钉分布及术后愈合状态对接骨板生物力学的影响

    周望徐剑晴何思渊张述...
    644-650页
    查看更多>>摘要：目的 分析塑形对接骨板弯曲强度以及不同锁钉分布情况对接骨板受力的影响,为临床上对接骨板进行塑形与选择不同的锁钉分布方式提供生物力学依据.方法 根据YY/T 0342-2020 标准对接骨板四点弯曲强度进行有限元仿真分析,并应用理论分析及有限元仿真方法 对不同锁钉分布的假体模型进行受力分析.结果 在 30°折弯时,3.7 mm厚接骨板比 2.7 mm厚接骨板的等效塑性应变高 28%;3.7、2.7 mm厚接骨板的极限折弯角度分别为 55°、67°.折痕对接骨板受力影响较小,未塑形结构四点弯曲强度为 2.64 N·m,等效弯曲刚度为 1.12 N·m2;带折痕四点弯曲强度为 2.63 N·m,等效弯曲刚度为1.10 N·m2;正反折弯后接骨板四点弯曲强度由2.64 N·m降低至2.45 N·m,降低约7.72%,等效弯曲刚度由 1.12 N·m2降低至0.98 N·m2,降低了12%,影响较为明显.植入填塞螺钉后单孔接骨板四点弯曲强度改善较为明显,由 2.64 N·m提升至3.15 N·m,提升约 19.32%,等效弯曲刚度由1.12 N·m2提升至 1.14 N·m2,提升幅度为 2.1%.骨折线两侧至少各留出两个锁定孔不植入锁钉比打满锁钉应力降低约 50%.在未形成骨痂的情况下,术后 16 周下地行走,TC4 材质应力达到 852.7 MPa,出现屈服.结论 在需要进行较大塑形的临床场景下,不适合厚度过大的接骨板,厚度大塑形后更易出现接骨板断裂问题,可指导临床基于塑形角度选择合适厚度接骨板,极端情况可选择植入填塞螺钉.建议临床固定锁钉时,避免打满螺钉的固定锁钉方式;骨折线两端各保留两个锁定孔不固定锁钉,生物力学效果最好.

    塑形接骨板锁钉分布四点弯曲强度有限元分析

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    利用克氏针治疗儿童股骨远端骨骺损伤的有限元分析

    王晓明王晓威白桓安杨亚婷...
    651-656页
    查看更多>>摘要：目的 研究不同构型克氏针治疗儿童SH-Ⅱ型骨骺损伤的稳定性差异以及对骺板的损伤情况.方法 利用1 名 8 岁患儿健侧股骨CT数据,将图像数据导入Mimics 21.0 中建立粗略股骨、骨骺模型,再导入Geomagic 2013 中构建得到曲面化模型.将上述模型在SolidWorks 2018 中与 3 种克氏针构型(分散克氏针、双交叉克氏针、单交叉克氏针)完成装配后导入ANSYS Workbench 2019 中,通过对装配体的不同力学加载模拟现实中的多种运动模式,分析骨折块的最大位移以及克氏针、骺板、骨折块von Mises应力分布及最大应力.结果 分散克氏针、双交叉克氏针、单交叉克氏针组的最大位移分别发生外展(2.39 mm)、内收(2.12 mm)、外展(2.21 mm)运动时,骺板最大应力分别发生在外展(1.22 MPa)、前屈(0.20 MPa)、后伸(0.29 MPa)运动时.结论 双交叉克氏构型针的稳定性优于分散布针及单交叉克氏针,并且对骨骺损伤最小.

    儿童骨折骨折固定骨骺股骨骨折克氏针有限元分析

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于有限元数据集建立髋臼周围截骨术的骨刀变形预测模型

    李玉梅韩阳卢鼎
    657-662页
    查看更多>>摘要：目的 建立一种用于髋臼周围截骨(periacetabular osteotomy,PAO)手术的骨刀变形预测模型,快速且精准地预测骨刀变形.方法 建立包含皮质骨和松质骨的骨盆-骨刀有限元数值模型,分析节点应变与形变之间的相关性,并优选综合相关性最强的 5 个节点的应变作为输入,选择刀刃部分节点的位移增量作为输出.通过数据集训练模型后,采用基于有限元数据集的深度学习神经网络回归模型,建立骨刀应变-形变预测模型.在模型预测完成后,利用双目视觉定位系统确定截骨手术过程中骨刀的空间精确位置,以此对骨刀进行术中跟踪.结果 预测模型的R2 为 0.987 81,骨刀离散成节点后的平均变形误差为 0.07 mm.该预测模型能够快速且精确地获取骨刀变形,在降低PAO手术事故方面显示出巨大的潜力.结论 建立的骨刀变形预测模型可通过骨刀的应变信息快速预测骨刀的变形,从而避免伤及组织周围神经和血管等组织,降低PAO术中难度和风险,并为临床应用提供理论支撑.

    截骨术骨刀变形预测神经网络有限元分析

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    全膝关节置换术对膝骨关节炎患者本体感觉的影响

    张权石静楠张宽张昊华...
    663-669页
    查看更多>>摘要：目的 探究膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)患者进行全膝关节置换术前后本体感觉的变化.方法 选择34 名KOA患者作为实验组,术后根据手术方式分为后交叉韧带保留型全膝关节置换术(CR-TKA)组和后稳固型全膝关节置换术(PS-TKA)组,并对患者进行 3 个月术后随访,同时纳入 20 名健康受试者作为对照组.采用Biodex System Ⅲ多关节等速测试系统、自行设计的施力装置、无线表面肌电测试系统采集健康受试者以及患者手术前后的本体感觉(位置觉、运动觉和力觉)数据,并对数据进行处理和分析.结果 与健康受试者相比,KOA患者患侧和对侧膝关节 30°、45°和 60°位置觉、运动觉、半腱肌力觉显著变差(P<0.05);术后 3 个月,CR-TKA组患者患侧股二头肌力觉和对侧半腱肌力觉与健康受试者均存在显著差异(P<0.05);对CR-TKA组和PS-TKA组患者患侧和对侧的位置觉、运动觉、力觉术后 3 个月与术前的差值做组间比较,均无统计学差异(P>0.05).结论 KOA患者膝关节本体感觉较健康受试者明显减退.术后 3 个月,CR-TKA和PS-TKA两组患者本体感觉未见明显改善.不同手术方式对本体感觉的影响没有差异.研究结果 可以为医生的临床诊疗提供一定数据支持,以及为后续的康复方案确定一个方向.

    膝骨关节炎全膝关节置换术位置觉运动觉力觉

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    单间室与全膝关节置换术对膝骨关节炎患者楼梯行走时生物力学特征的影响

    曹传宝史东林柴光伟王鑫...
    670-676页
    查看更多>>摘要：目的 探究单间室膝关节置换术(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)与全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)对膝骨关节炎术后的临床疗效.方法 随机招募TKA患者 21 例、UKA患者 15 例.分别在术前以及术后 6、12 个月进行生物力学测试.采用Vicon红外动作捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集受试者楼梯行走的运动学和动力学数据.结果 在上楼梯时,TKA组受试者术前膝屈曲力矩峰值显著低于UKA组,术后 6 个月到达膝屈曲/内收力矩峰值时间、膝屈曲力矩冲量及膝内收力矩峰值负载率显著小于 UKA组.在下楼梯时,UKA组术前和术后 6 个月伸膝功率峰值显著较小,垂直地面反作用力峰值负载率术前显著较大,膝伸展力矩峰值术后 6 个月显著较大;在术后 12 个月,楼梯行走的生物力学特征未出现明显的差异性.结论 TKA组和UKA组在手术后表现出相似的膝关节功能,但TKA组可能采取不同于UKA组的下肢生物力学模式.在楼梯行走时,UKA组术后表现出更好的股四头肌控制能力,提高了楼梯行走尤其是下楼梯的姿势控制能力,而TKA组则采取保守的楼梯步态策略以降低楼梯行走的膝关节负荷.相比于力矩峰值,到达力矩峰值的时间及力矩峰值负载率是发现膝关节负荷差异性更灵敏的指标.

    单间室膝关节置换术全膝关节置换术楼梯行走膝骨关节炎负载率冲量

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    肌肉电刺激联合肌力训练对髌股关节痛患者膝关节生物力学特征的影响

    姚英策赵建斌杨晓巍吴菁...
    677-684页
    查看更多>>摘要：目的 探讨 6 周肌肉电刺激联合肌力训练对髌股关节痛(patellofemoral pain,PFP)患者膝关节生物力学特征的影响.方法 招募 46 名PFP患者,随机分为肌力训练组(muscle strength training,MST)和肌肉电刺激联合肌力训练组(electrical muscle stimulation,EMS),进行为期 6 周、每周 3 次的干预.通过膝前痛量表(anterior knee pain scale,AKPS)测试患者膝痛程度,通过红外动作捕捉系统、测力台以及表面肌电测试仪采集受试者干预前后落地起跳动作中膝关节运动学、动力学以及表面肌电数据,采用 2×2 混合设计方差分析确定两组干预前后各因变量之间的差异.结果 与干预前相比,EMS组AKPS评分、股内侧肌激活程度、股内外侧肌肌肉激活比值、膝屈曲最大角度和伸膝力矩峰值在干预后均显著增加,膝最大外展、外旋角度和力矩在干预后显著降低;MST组AKPS评分、膝屈曲最大角度和伸膝力矩峰值在干预后均显著增加,膝最大外展、外旋力矩在干预后显著降低;干预后组间比较发现,EMS组AKPS得分、股内侧肌激活程度和股内外侧肌肌肉激活比值均显著高于MST组,且膝外展最大角度显著低于MST组.结论 肌肉电刺激联合肌力训练有助于更好地平衡股内外侧肌肌肉激活,纠正跳跃落地动作时膝关节产生过大的外展角度,进而可能更有助于改善PFP患者的疼痛及下肢功能.

    髌股关节痛运动康复肌肉电刺激肌力训练运动学动力学

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    双叶机械瓣膜不同植入角度对主动脉血流动力学的影响

    刘晶鑫邓小燕敖海勇张全超...
    685-690页
    查看更多>>摘要：目的 研究双叶机械瓣膜(bileaflet mechanical heart valve,BMHV)不同植入角度对升主动脉旋动流的影响.方法 基于 1 位健康志愿者主动脉CT图像,采用计算机数值模拟方法,在定常流条件下,比较研究 4 种不同瓣膜植入角度(0°、45°、90°和 135°)对主动脉旋动流的影响.结果 BMHV植入会严重干扰主动脉内的旋动流,影响升主动脉处的旋动流结构和旋动流强度分布,在瓣膜下游出现扰流区.135°植入角度对旋动流的破坏最大,产生逆向旋动区域最多;0°和 45°角植入对旋动流破坏相对较小.植入角为 0°时主动脉低壁面剪切应力(<0.5 Pa)所覆盖面积最小.结论 植入角度为 0°～45°时,BMHV对升主动脉内旋动流破坏相对较小.因此,对不同患者而言,应根据其主动脉(包括主动脉窦)的空间几何构型进行个性化选择,植入角度可在 0°～45°之间确定.

    旋动流机械心脏瓣膜主动脉血流动力学

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    保留瓣膜两种主动脉根部置换术的生物力学数值模拟

    王倩罗新锦丘俊涛胡圣懿...
    691-698页
    查看更多>>摘要：目的 阐释运用直筒型人工血管行保留主动脉瓣膜的主动脉根部改良重塑术和佛罗里达袖套术对新生主动脉根部生物力学的影响.方法 采用CTA影像重建 5 例主动脉根部有限元模型,包括 2 例主动脉根部改良重塑术(A1、A2),2 例佛罗里达袖套术(B1、B2)和 1 例无主动脉根部病变的对照组(C).通过数值模拟获得血流和压力分布结果,评估主动脉根部的血流动力学差异.结果 两种术式的患者和对照组收缩峰值的最大流速之间没有显著差异,但主动脉根部改良重塑术后的流速较为平缓,与对照组模型相近,而其主动脉内平均压力和壁面切应力趋于稳定.佛罗里达袖套术中,存在高速血流冲击血管壁,沿主动脉壁出现不同程度的壁面切应力和压力集中现象.结论 保留瓣膜的主动脉根部手术后,新生主动脉根部的血流模式依赖于术后窦部几何形状的变化.观察到两种术式的血流状态均表现良好,但主动脉根部改良重塑术血流模式较佛罗里达袖套术更稳定.

    主动脉根部改良重塑术佛罗里达袖套术直筒型人工血管主动脉根部形态计算流体力学

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于双向流固耦合分析载瘤对颈动脉血管发展及影响

    冉鹏张焜林李闽氚
    699-705页
    查看更多>>摘要：目的 研究带有囊形瘤体的颈动脉血管在血液周期性流动过程中的力学特性和瘤体变化,探究囊形瘤体发展的具体机制以及瘤体对血液流动的影响.方法 采用双向流固耦合方法 对颈动脉血管内囊形瘤体和血液之间的相互作用进行有限元数值仿真研究.分析血管的形变、关键区域的血液速度和力学特性以及瘤体对血管的影响过程.结果 在瘤体与血管的交界线上,瘤体呈现较大的形变,瘤体壁面压力低.瘤体对侧血管壁和血管分叉周围的三角区域壁面压力高,易于发生拉伸或破裂.瘤体内部血液速度明显低于正常血管,形成的漩涡使瘤体内部空间未能被充分利用.瘤体在脉动周期内所受的壁面剪切力一直较小,容易导致杂质沉积形成粥样硬化斑块.结论 囊形瘤体会干扰血管内血液正常流动;囊形瘤体会促进镜像瘤体产生.研究结果 为囊形瘤体的治疗和预防提供理论参考.通过了解囊形瘤体的力学特性和对血管的影响,医生可以更好地制定个性化的治疗方案,提高治疗效果.

    囊形瘤体双向流固耦合血液流动载瘤颈动脉

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    一种基于多普勒超声与神经网络的脑缺血风险评估方法

    曾泽延余龙秦旺汪昕...
    706-711页
    查看更多>>摘要：目的 借助多普勒超声测量颈动脉和椎动脉的流速波形,构建神经网络模型,对脑缺血状态进行无创评估.方法 采集已经完善CT灌注(computed tomography perfusion,CTP)及多普勒超声患者的临床数据,通过超声图像采集血流动力学参数,将获得的数据通过神经网络进行训练,最后将结果 与CTP进行验证.结果 共收集 62 例符合纳排标准的患者数据,将其随机分为训练集44例和测试集18例.在训练集中,受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线下面积(area under curve,AUC)、准确率、敏感度、特异度分别为 0.95、0.833、0.923、0.886.在测试集中,ROC的AUC、准确率、敏感度、特异度分别为 0.860、0.889、0.714、1.000.结论 基于多普勒超声及神经网络的模型经过临床验证,对于脑缺血评估的准确性较好,具有早期筛查脑缺血的潜在临床价值.

    血流动力学脑缺血CT灌注成像神经网络多普勒超声

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据