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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。
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    老年人使用优势腿或非优势腿跨越不同高度障碍时跌倒风险的差异性

    杨晨孙威陈岩
    939-945页
    查看更多>>摘要：目的 研究老年人以优势腿或非优势腿跨越不同高度障碍时的跌倒风险,为老年人跨越障碍防跌倒措施的开发提供参考.方法 16 名老年人分别以优势腿和非优势腿随机跨越 15%、30%、45%腿长高度的障碍,使用三维动作捕捉系统和三维测力台记录运动学与动力学数据.结果 老年人使用非优势腿跨越障碍时,30%腿长高度的后腿前后方向动态稳度显著小于 15%腿长高度(P<0.05,Cohen's d=0.628);后腿垂直足趾间隙显著小于优势腿跨越(P=0.041,Cohen's d=0.516),前腿垂直足趾间隙(P<0.001,Cohen's d=0.685)、前腿前后足趾间隙(P=0.043,Cohen's d=0.616)显著大于优势腿跨越.结论 相较于使用优势腿跨越,老年人使用非优势腿跨越时在障碍前的前后方向身体稳定性较差,跌倒风险更大;在跨越不同高度障碍时,后腿被障碍绊倒的风险更大.

    老年人跨越障碍跌倒风险优势腿非优势腿

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    普拉提和躯干力量训练对女大学生慢性非特异性腰痛的疗效比较

    杨梅陈安平王晶晶苏晓云...
    946-953页
    查看更多>>摘要：目的 观察 12 周普拉提及躯干力量训练对慢性非特异性腰痛(chronic non-specific lowback pain,CNSLBP)女大学生疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)、腰部功能障碍评分(Roland-Morris disability questionnaire,RMDQ)及躯干屈伸肌力和动态平衡能力的影响,为CNSLBP女大学生制定康复干预方案提供实践依据.方法 将45 名CNSLBP女大学生随机分为普拉提组 22 名(n=22)和力量训练组(n=23).运动干预前后测试所有受试者VAS、RMDQ评分及躯干屈伸肌力和动态平衡能力.结果 与运动前比较,经过 12 周不同运动干预,力量训练组及普拉提组CNSLBP女大学生VAS及RMDQ分值均显著下降;角速度 30°/s、90°/s下两组伸肌峰力矩(extensor peak torque,EPT)和角速度 90°/s下普拉提组躯干屈肌峰力矩(flexor peak torque,FPT)均显著增加,角速度 30°/s、90°/s下屈/伸肌峰值力矩比(F/E)均显著下降.睁眼状态下,仅普拉提组NSLBP女大学生前后方向稳定指数(anterior/posterior stability index,APSI)显著下降;闭眼状态下,普拉提组 NSLBP 女大学生 APSI、总体稳定指数(stability index,SI)、左右方向稳定指数(medial/lateral stability index,MLSI)均显著下降,力量训练组仅 APSI 显著下降.12 周运动干预后,与力量训练组比较,普拉提组 VAS和角速度 30°/s、90°/s下 F/E均显著下降,角速度 30°/s、90°/s下躯干EPT显著增加.闭眼状态下,普拉提组SI、APSI及MLSI均显著低于力量训练组.结论 与躯干力量训练比较,普拉提运动可显著增强和平衡CNSLBP 女大学生躯干屈伸肌力,增强闭眼状态下动态平衡能力,改善CNSLBP女大学生下腰背痛.

    普拉提躯干力量训练:慢性非特异性腰痛女大学生腰痛评分躯干肌力动态平衡

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    基于随机森林算法的背包负重行走疲劳检测

    曹燕刘卓瀚伍勰
    954-961页
    查看更多>>摘要：目的 使用可穿戴惯性传感器(inertial measurement unit,IMU)技术和随机森林(random forest,RF)算法检测长距离背包负重行走的疲劳水平,探究负重行走疲劳检测的可行性和最佳IMU组合方案.方法 招募 30 名健康男性大学生进行长距离背包负重行走.应用Xsens MVN Link惯性运动捕捉系统和Borg-RPE疲劳量表采集负重行走的运动学数据和主观疲劳值,将疲劳分为无疲劳、中度疲劳和重度疲劳 3 个等级.提取原始数据,进行步态分割、数据筛选和特征提取,利用RF模型对样本特征进行机器学习,最后计算准确率、精确率、混淆矩阵和受试者工作特征曲线下面积(area under the curve,AUC)对不同IMU组合的检测效果加以评定.结果 1 个右股骨IMU准确率达到 82.55%,5 个IMU组合的准确率最高,为 87.94%.在多个IMU的组合中,至少包含 1 个上半身IMU,且左侧肢体的IMU多于右侧.同时,RF模型对负重步行的疲劳检测具有较高的水平,使用 4 个IMU时,3 级疲劳的AUC分别为0.99、0.97 和0.99.结论 IMU技术和RF算法在背包负重行走的3 级疲劳检测任务中具有较高的准确率和分类能力.在实际应用中推荐采用 1～5 个IMU,上半身IMU和下肢IMU结合的配置方案.

    负重行走步态惯性传感器疲劳识别机器学习

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    运动性疲劳对收腹起跳阶段下肢肌肉协同特征的影响

    董文慧王瑶孙媛马运超...
    962-968页
    查看更多>>摘要：目的 量化运动性疲劳(exercise-induced fatigue,EIF)前后运动员进行收腹起跳阶段中的下肢肌肉协同特征,揭示EIF对运动员收腹起跳阶段下肢肌肉协同特征的影响.方法 比较 10 名田径专项班二级男性运动员EIF干预前后收腹起跳阶段的下肢表面肌电数据,分析EIF前后肌肉协同结构,采用配对样本t检验方法比较EIF前后协同参数的差异.结果 EIF前后均提取出 2 个协同元,且存在肌肉协同结构的交替激活.EIF后,协同元 2 的激活程度显著下降,从 53.21±7.90 降至 43.44±10.23,协同元 1 无显著变化.EIF后协同元 1 的股直肌贡献度显著增加,从 0.37±0.04 增至 0.44±0.07,半腱肌贡献度显著降低,从 0.13±0.05 降至 0.08±0.05.结论 在收腹起跳中,随EIF增加,下肢各肌肉协同元的激活程度降低,协同元 1 中吸收地面反作用力的股直肌贡献程度增加,提示股直肌存在拉伤风险,应加强预防股直肌损伤.

    跳跃肌肉协同运动控制运动性疲劳非负矩阵分解

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    跆拳道后横踢动作运动员膝关节肌肉用力特征

    贾孟尧马勇熊俊刘林...
    969-977页
    查看更多>>摘要：目的 探索跆拳道后横踢动作膝关节的肌肉发力特征.方法 通过DaeDo电子打分系统并配合Vicon光学动作捕捉系统、Kistler三维测力台,采集 12 名高水平竞技跆拳道运动员后横踢动作运动学和动力学数据,通过OpenSim软件进行模拟,计算膝关节的肌肉力、关节力矩、关节刚度及肌肉协同工作模式.结果 进攻腿在提膝和击打时刻膝关节冠状轴力矩较大,矢状轴力矩在击打时刻达到峰值;支撑腿在提膝时刻膝关节冠状轴力矩最高,矢状轴力矩在击打时刻达峰值.进攻腿半膜肌和股二头肌长头在击打时段力量较大,支撑腿半膜肌和腓肠肌内侧头则在回收时段力更大.跆拳道后横踢动作中存在 5 种肌肉协同模式.结论 后横踢动作运动员执行后横踢动作时,进攻腿、支撑腿的膝关节肌群肌肉力、关节力矩等存在较大差异,肌肉之间存在复杂的协同关系.

    跆拳道后横踢动作关节力矩关节刚度肌肉协同肌肉力

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    基于交通事故案例的3岁儿童乘员损伤机制研究

    李海岩王一达贺丽娟吕文乐...
    978-985页
    查看更多>>摘要：目的 通过再现真实交通事故案例探究 3 岁儿童乘员碰撞损伤机制.方法 应用车辆有限元模型和图斯特3 岁儿童乘员损伤仿生模型(TUST IBMs 3YO-O),再现CIREN数据库中的交通事故案例,通过综合分析Δv、车辆质量和变形能反求碰撞前车辆的速度,设置碰撞仿真试验再现案例所描述的儿童乘员损伤,分析损伤机制.结果 TUST IBMs 3YO-O模型完整地再现出碰撞事故中儿童乘员的损伤.儿童乘员头部运动学响应与生物力学响应表现出差异性,儿童乘员胸腔内部组织器官生物力学响应表明其没有出现损伤,但是胸部3 ms合成加速度达到54 g,超出阈值.结论 未来乘员安全评价需要引入生物力学参数.应用高生物逼真度的人体生物力学模型再现交通事故中乘员损伤,不仅更加清晰观察事故中乘员的运动学响应,深度分析碰撞损伤机制,还为数字化评估提供参考依据,也将为儿童乘员保护装置研发和安全法规制定提供参考.

    事故再现儿童乘员损伤机制人体生物力学模型交通事故

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    微细线控变路径穿刺针设计与验证

    王冠斌孙椰望高鹏凯杨鲁伟...
    986-991页
    查看更多>>摘要：目的 提出一种协作机器人基体+线控微细变路径机器人末端执行系统耦合的精准微细微创机器人系统,设计了包含外针的刚性体、内针的非均匀柔性体、力控线、像纤内部成像等部件的穿刺进针结构,验证此系统的可行性.方法 通过搭建穿刺机器人穿刺进针结构实物,对影响变路径精准穿刺针关键部件进行结构优化设计分析,基于正交实验设计方法设计主要影响穿刺针精准性的孔中心距边缘起始距离、开孔直径、两孔之间距离 3 因素 3水平实验,并结合实物进行实验验证与仿真.结果 记忆合金变路径穿刺针尖端位移量与孔中心距边缘的起始距离关系较大,影响的主次因素为孔中心距边缘起始距离>孔开口>孔距.当孔中心距边缘起始距离为 1 mm、开孔直径为 0.2 mm、两孔之间距离为 2.6 mm时,穿刺针尖端位移量取最大值.结论 实验验证了设计系统的功能适用性和变路径穿刺的线弹性滞后特性,为进一步活体实验和系统优化提供借鉴.

    变路径穿刺机器人结构设计优化试验

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    基于细胞力传感器探索卵泡发育机制

    杨青青任冀峰阮鑫王鹏旭...
    992-997页
    查看更多>>摘要：细胞力传感器在卵泡正常发育过程中发挥着重要作用,它由整合素、黏着斑、信号通路和细胞骨架组成.在卵泡发育过程中,细胞力传感器能将力学刺激转化为生化信号,激活信号通路,使细胞骨架响应刺激,促进生殖细胞迁移、减数分裂和排卵.从力传感器在卵泡发育中的作用和相关信号通路等两方面探讨卵泡发育作用机制,为卵泡发育的深入研究提供新思路.

    细胞力传感器卵泡发育细胞骨架

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    机械通气诱导气道塌陷中气道平滑肌细胞力学行为异常的研究进展

    罗明志张向荣孙长雨钟家缘...
    998-1004页
    查看更多>>摘要：机械通气为呼吸危重症患者提供生命支持,但也引起致命的肺损伤(ventilator induced lung injury,VILI),后者因病理机制不明一直是呼吸与危重症学科的重大难题.近年的研究发现,一方面VILI伴随同一气道多点塌陷现象,但这一现象很难用传统塌陷模型加以解释.另一方面,机械通气条件下气道平滑肌细胞(airway smooth muscle cells,ASMC)发生力学行为异常并伴随 Piezo1 表达变化和内质网应激等现象.这些现象显示,机械通气导致ASMC的力学行为异常与气道多点塌陷以及VILI密切相关.但要从细胞力学角度解释机械通气导致气道塌陷和VILI的机制,还需要系统深入地研究机械通气条件下ASMC力学行为变化规律与气道塌陷和肺损伤的相互关系及其力-化学信号耦合过程.本文综述了近期有关机械通气条件下气道塌陷现象、机械通气相关高拉伸对ASMC力学行为的调控及力-化学信号耦合机制等方面的研究进展,以期为进一步探索ASMC力学行为异常在VILI病理机制中的作用、有效防治VILI的新药干预靶点,以及临床优化的机械通气策略等提供重要的参考依据和启发性的研究思路.

    机械通气拉伸应变气道平滑肌细胞细胞力学响应细胞力学感受器

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    前交叉韧带重建后单腿落地反跳生物力学研究进展

    赵建伟刘艺庄海英
    1005-1010页
    查看更多>>摘要：前交叉韧带重建(anterior cruciate ligament reconstruction,ACLR)是恢复患者原有活动水平的首选治疗方法.单腿落地反跳动作不仅可以识别高风险运动策略,而且能为ACLR康复过程提供标准.通过中国知网、PubMed、Embase等数据库对"单腿落地反跳""前交叉韧带重建""生物力学"进行组合检索,总结ACLR术后单腿落地反跳生物力学变化及相关干预方法.研究结果有助于ACLR术后调整康复策略,避免二次损伤的高风险动作.通过分析ACLR术后单腿落地反跳动作,能指导临床医生、康复治疗师制定和调整康复治疗计划,提高ACLR术后康复效率,帮助患者早日重返运动.

    前交叉韧带重建单腿落地反跳生物力学

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