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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。
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    主编新年致辞

    姜宗来
    1015页
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    双平面X线辅助全髋关节置换术前三维规划技术流程专家共识(2024年版)

    王娟李慧武杨佩曹力...
    1016-1025页
    查看更多>>摘要：全髋关节置换手术(total hip arthroplasty，THA)是治疗老年股骨颈骨折、中晚期股骨头坏死及终末期髋关节骨关节炎的有效手段。然而，THA术后仍存在假体无菌性松动、周围骨折和假体脱位等严重并发症，使得THA术前选择合适的髋关节假体型号和放置位置成为手术医师面临的重要挑战。目前常用的THA术前规划方法主要依赖二维X线或三维CT的静态影像，未能充分考虑髋关节在负重以及运动、腰椎-髋关节联合变化以及假体运动过程中撞击等问题。近年来，双平面X线影像系统作为一种新型在体、动态放射成像技术，为THA术前规划提供了全面、准确的动态三维数据。但目前关于双平面X线辅助THA术前三维规划的技术流程和专家共识尚未建立，影响了该技术的推广和应用。鉴于此，全国骨科专家和相关专业代表共同讨论提出 7 个共识问题，并通过对与会专家推荐意见的问卷调查得出"专家推荐率"和"强烈推荐率"。本共识旨在为双平面X线辅助THA术前三维规划技术的规范化应用提供指导和参考。

    全髋关节置换手术双平面X线影像系统术前三维规划技术流程专家共识

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    损伤生物力学2023年度研究进展

    李海岩赵洪乾王彦鑫贺丽娟...
    1026-1033页
    查看更多>>摘要：损伤生物力学是研究人体在外部载荷作用下的生物力学响应与损伤机制的交叉学科，旨在为预防、诊断与治疗人体损伤提供科学依据，广泛应用于临床医学、运动科学、康复工程、交通安全和航空航天等领域。本文综述了2023 年度损伤生物力学的研究进展，主要涉及损伤机制的深度解析、损伤预测与防护策略创新，以及损伤诊断与康复技术的最新应用。通过系统梳理研究进展，希望为未来损伤生物力学学科的持续发展提供新的研究方向与思路，并致力于推动跨学科交叉融合与技术创新。

    损伤生物力学损伤机制损伤预测防护策略诊断与康复

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    爆炸冲击波作用下颅脑动力学响应及头盔防护性能

    邹佳佳羊玢高峰马璇...
    1034-1041页
    查看更多>>摘要：目的 研究头盔在正面连续爆炸冲击波作用下对人体头部损伤的防护性能。方法 建立头-头盔有限元耦合模型，分析正面单次爆炸和正面连续爆炸冲击波作用场景下头盔对颅内压和颅骨应力等生物力学响应参数的影响，探讨颅脑组织在爆炸环境中的动态变化规律，评估头盔对人体头部的防护性能。结果 在正面单次爆炸冲击情况下，头盔能够有效降低额叶、枕叶和顶叶的颅内压，分别为 32%、38%和 19%，同时能够有效降低颅骨后方的应力高峰值。在正面连续爆炸冲击情况下，头盔能够降低顶叶和枕叶的颅内压，分别为 36%和 21%，但由于缺乏面部保护，对额叶颅内压的影响有限。结论 相比于正面单次爆炸冲击波，正面连续爆炸冲击波因其对头部的有效作用时间较长，对颅脑损伤的影响更为严重。由于冲击波会从不同方向和高度传播，使得头盔对脸部的防护作用微乎其微。研究结果可为正面连续爆炸冲击波作用下人体头部损伤的生物力学研究以及新型头盔的设计提供重要参考。

    正面连续爆炸冲击波颅脑组织动力学响应防护头盔生物力学响应

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    载荷冲击下乘员颈部肌肉主动力对头部运动学响应的影响

    贺丽娟王福洋李海岩张欣玉...
    1042-1049页
    查看更多>>摘要：目的 为制定具有中国人体特征的汽车碰撞安全标准提供基础数据，探究载荷冲击下乘员肌肉主动力对头颈部运动学响应的影响。方法 基于中国人体征第 50 百分位男性志愿者CT图像，构建包含颈椎、肌肉、脂肪的颈部有限元模型，对该被动模型进行正面碰撞、侧面碰撞仿真的有效性验证，并对该模型添加梁单元模拟颈部肌肉的主动力。结果 所开发颈部模型包含 143 793 个单元，165 077 个节点，且仿真实验数据与志愿者实验数据趋势一致，验证了模型的有效性。由激活态模型与被动态模型的仿真对比结果可知，激活态模型运动峰值低于被动态模型，在侧面碰撞中，激活态模型头部在冠状面的水平位移不能完全吻合志愿者实验通道。结论 肌肉主动力可以维持身体的姿势和稳定性。由于不同个体肌肉的生理横截面积等因素的不同，使得不同个体产生的激活曲线以及肌肉主动力也不尽相同。本研究开发的男性颈部有限元模型是依据我国最新的男性体征统计数据，解剖学结构详细，生物逼真度高，可用于中国人体征中等身材男性颈部损伤机制的研究。

    汽车碰撞安全中国人体征颈部损伤生物力学模型肌肉主动力激活曲线

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    振动环境下头盔对飞行员椎间盘生物力学响应影响

    刘景龙徐鹏王丽珍樊瑜波...
    1050-1057页
    查看更多>>摘要：目的 探究振动环境下头盔对飞行员椎间盘响应的影响。方法 基于人体颈椎计算机断层扫描图像，建立C5～6 颈椎节段的多孔介质有限元模型。对验证后的模型施加 A、B、C头盔和无头盔 4 种工况载荷，开展时长3 600 s振动分析，考虑振动频率影响，得到髓核和基质的最大多孔压力与最大主应力。结果 在同一振动频率下，髓核和基质的最大多孔压力逐渐降低并趋于平稳，髓核和基质最大多孔压力曲线在B头盔情况下最高，C、A头盔次之，无头盔最小。B头盔情况下髓核的最大主应力曲线高于C、A头盔和无头盔。在 5、9 Hz振动频率下，不同头盔作用时基质的最大主应力随时间增加，在约 1 200 s后逐渐接近且趋于稳定。同一头盔情况下，在加载 1 200～2 400 s后，髓核在 9 Hz下最大主应力曲线高于 5、1 Hz曲线。基质在 9、5 Hz下的最大主应力曲线接近，均高于1 Hz情况。结论 不同头盔对椎间盘内髓核和基质多孔压力有显著影响，振动频率的升高导致基质的最大主应力增加。

    振动载荷飞行员颈部损伤椎间盘退化多孔介质建模多孔压力

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    汽车振动下突出腰椎间盘力学响应的变化规律

    贾通举刘军李晓骏戴博...
    1058-1065页
    查看更多>>摘要：目的 研究汽车振动下突出腰椎间盘力学响应的变化规律。方法 使用羊腰椎间盘制作突出和健康试样，分别以前屈和垂直方式进行压缩加载，模拟不同坐姿下汽车驾驶员的腰椎受力，在此基础上进行动态蠕变试验。使用标准线性固体模型描述动态蠕变时腰椎间盘的黏弹性力学行为，计算动态蠕变应变、应变率、弹性模量，分析本构方程的物理意义。结果 腰椎间盘突出试样的动态蠕变应变显著大于健康试样，而振幅基本不变;振动加速度对于动态蠕变应变基本没有影响，而对于振幅影响显著;前屈方式对于动态蠕变应变略有影响，而对于振幅影响显著。本构方程计算结果与实验测试结果一致。结论 研究结果对预防汽车驾驶员腰痛疾病具有重要的理论指导意义。

    腰椎间盘突出振动本构模型黏弹性动态蠕变

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    基于有限元分析鼻眶筛合并颧骨骨折生物力学机制

    马莉李鹏起王继超倪前伟...
    1066-1072页
    查看更多>>摘要：目的 探究鼻眶筛合并颧骨骨折生物力学机制及面中部骨骼薄弱点，为颌面部特定区域的创伤防护提供理论依据。方法 收集 1 名颅颌面骨骼正常的青年男性颅颌面CT数据，利用Mimics等软件三维重建人体颅颌面有限元模型，动态模拟以 16 m/s及撞击部位骨折临界速度撞击鼻骨、眶下缘内侧 1/3、颧骨及眶上缘内侧 1/3 的情景，分析面中部不同部位在不同撞击速度下力的传导方向及骨骼生物力学变化。结果 不同工况下，以 16 m/s初始速度撞击眶下缘内侧 1/3 及眶上缘内侧 1/3 时，鼻眶筛区及颧骨处所承受的应力会显著增高，其数值甚至超过150 MPa的阈值;而在其他工况下，并未出现鼻眶筛区和颧骨应力同时超过150 MPa的现象。结论 鼻眶筛合并颧骨骨折多与高冲量的撞击相关，高速撞击眶上缘内侧 1/3 及眶下缘内侧 1/3 处时，容易发生合并骨折。眶下壁是面中部的相对薄弱点。

    鼻眶筛颧骨骨折有限元方法

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    发育性髋关节发育不良的软骨下骨血管形成对骨显微结构的影响

    严济仁张晓芙储林洋仲飙...
    1073-1078页
    查看更多>>摘要：目的 研究发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip，DDH)力学负荷异常对软骨下骨的骨显微结构和骨血管的影响，以及骨显微结构和骨血管之间的相关性。方法 使用襁褓法构建新生大鼠DDH模型，对股骨头的关节软骨和软骨下骨进行苏木素-伊红染色、番红固绿染色和免疫组化染色等组织学染色，对软骨下骨进行显微计算机断层扫描(Micro-CT)分析骨显微结构。结果 DDH大鼠出现关节软骨退变，同时伴有软骨下骨的骨显微结构恶化、骨形成减少和血管形成增多，且软骨下骨的血管形成水平与骨显微结构恶化程度呈正相关。结论 DDH力学负荷异常导致关节软骨出现退变，软骨下骨的血管形成增多，软骨下骨的骨显微结构恶化，相关性分析揭示了软骨下骨的血管异常形成可能是造成骨显微结构恶化、DDH进展的重要原因。本研究为探究DDH疾病的发生发展提供了新的研究方向。

    发育性髋关节发育不良力学负荷软骨下骨血管形成骨显微结构

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    基于动力学仿真的人工膝关节振动信号采集系统设计

    徐星宇周友逸彭业萍吴超...
    1079-1085页
    查看更多>>摘要：目的 研究人工膝关节磨损过程的接触应力变化，针对膝关节假体因磨损而引发的振动设计信号采集系统，为人工膝关节磨损状态在线监测提供新的技术手段。方法 为有效采集振动信号，通过分析膝关节假体在运动过程中的动力学模型，得到胫骨衬垫接触应力主要分布区域，确定振动传感器的最佳安装位置。通过拉格朗日方程求解膝关节股骨假体的动力学模型，获取股骨假体的力矩变化曲线验证有限元分析的有效性。通过摩擦磨损试验中不同安装位置振动传感器采集的信号和不同区域表面形貌进行对比，验证采集系统设计和有限元分析结果的有效性。结果 基于动力学仿真分别得到屈曲、内外旋、前后位移和上下位移 4 个自由度下胫骨衬垫的接触应力集中区域。胫骨衬垫的中部和后部接触应力集中明显，振动传感器安装在胫骨衬垫后端，采集到的信号具有更大幅值，有利于膝关节假体振动信号的特征提取。结论 基于动力学仿真分析设计的振动信号采集系统能够有效采集人工膝关节在磨损过程中产生的振动信号。研究结果为后续探究人工膝关节的磨损机制、实现其全寿命健康状态监测提供重要手段。

    人工膝关节股骨胫骨衬垫动力学仿真振动监测

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