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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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    跑鞋跟掌落差对髌股关节痛跑者髌股关节和跟腱负荷特征的急性影响

    顾瑜郑志艺曾全寿杨辰...
    1160-1167页
    查看更多>>摘要：目的 明确跑鞋跟掌落差(5、0、-11 mm)对髌股关节痛跑者跑步时髌股关节和跟腱负荷特征的急性影响。方法 16 名髌股关节痛跑者穿着不同跟掌落差的跑鞋进行跑步测试，应用红外动作捕捉系统和三维测力台采集体表标志点和地面反作用力数据，基于髌股关节和跟腱生物力学模型计算髌股关节应力、跟腱力等参数。结果 与正跟鞋相比，穿着负跟鞋在 39%～47%支撑期髌股关节应力(P<0。001)、支撑期髌股关节最大应力及冲量(P<0。05)较小，但在 12%～46%支撑期跟腱力(P<0。001)及支撑期跟腱力冲量较大(P=0。001)。与零跟鞋相比，穿着负跟鞋在 12%～31%支撑期跟腱力(P<0。001)及支撑期跟腱力冲量(P=0。023)较大。结论 与正跟鞋相比，髌股关节痛跑者穿着负跟鞋跑步时髌股关节应力和冲量较小，可能可以限制髌股关节痛的进一步发展;与零跟鞋和正跟鞋相比，穿着负跟鞋跑步时跟腱力和跟腱力冲量较大，可能增加跟腱损伤风险。建议髌股关节痛跑者在更换负跟鞋前先进行适应性训练，从而在不增加跟腱损伤风险的同时限制髌股关节痛的进一步发展。

    跑鞋跟掌落差髌股关节痛髌股关节应力跟腱力

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    游泳世锦赛1500m自由泳奖牌获得者的有效节奏策略特征

    吕晓庆吴昊源洪乐雯李明...
    1168-1174页
    查看更多>>摘要：目的 探寻 1 500 m自由泳比赛中奖牌获得者是否与竞争对手选择不同的节奏策略，从而确定获得比赛胜利的有效节奏策略特征。方法 选取 2003～2023 年游泳世锦赛 1 500 m自由泳决赛运动员为研究对象，根据最终名次对比赛中 175 名精英运动员分段时间、比赛成绩分别计算，比较奖牌获得者与其竞争对手在节奏策略主要指标之间的差异，对上述的变量选择单因素方差分析。结果 不论分段时间，还是出发、途中游和冲刺阶段速度，奖牌获得者均拥有明显的优势(P<0。01)。比赛成绩归一化后，奖牌获得者与第 4～8 名运动员在分段时间百分比和标准化速度上的差异主要体现在前、后半程的后 400 m左右(P<0。05)。无论是否获得奖牌，男子自由泳运动员节奏策略类型以反J型、U型居多，而女子则以反J型为主(90。9%)。奖牌获得者的出发和冲刺指数较高，但是仅冲刺指数与第 4～8 名运动员存在显著性差异(P<0。05)，同时在途中游阶段的变异系数以及变异系数密度分布的中位数和四分位数明显较低。结论 不论性别和最终比赛名次，1 500 m自由泳决赛运动员基本上都采用类似的抛物线节奏策略。但是相对第 4～8 名运动员，奖牌获得者均选择相对保守的出发策略、较为稳定的途中速度以及强劲的冲刺。综合来看，反J型曲线是精英自由泳运动员获得 1 500 m比赛胜利的有效节奏策略。

    精英运动员自由泳游泳比赛节奏策略

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    轻度下肢不等长儿童步态参数对称性特征分析

    鲁潇莹李阳李一瀛俞艳...
    1175-1181页
    查看更多>>摘要：目的 通过分析轻度下肢不等长(leg length discrepancy，LLD)儿童步态动力学、运动学及时空参数对称性特征，探讨LLD对儿童生长发育可能存在的影响或风险，为早期评估及干预提供理论依据。方法 使用改良的传统三维模型，在每名受试者体表放置 31 个荧光标记点，采集步态参数并计算对称指数(symmetry index，SI)。记站立位同侧髂前上棘-外膝-外踝荧光标记点的空间距离为下肢长度，纳入 59 例下肢长度差值 0。5 cm<l≤2。5 cm儿童为轻度LLD组，42 例下肢长度差值l<0。5 cm儿童为正常对照组，再按年龄分为 1～6 周岁组与 7～14 周岁组，分别进行统计分析，计算组间步态参数的SI差异。结果 1～6 周岁轻度LLD儿童与正常儿童相比，承重反应期、足蹬离地面垂直方向地面反作用力以及膝关节最大功率的SI存在显著差异;7～14 周岁轻度LLD儿童与正常儿童相比，骨盆运动范围的SI存在显著差异。结论 低年龄段儿童不等长下肢的肌肉力量、控制能力不平衡，随着步态模式发育成熟，不平衡的表现出现在骨盆运动层面，提示临床上应予及时关注或早期评估。

    下肢不等长步态分析儿童对称性

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    年龄对人体在不同方向转弯时身体动态稳定性的影响

    薄煜龙车呈章吴云枝潘昱含...
    1182-1188页
    查看更多>>摘要：目的 研究完成不同方向连续转弯行走时老年人与青年人身体动态稳定性差异，为老年人连续转弯时预防跌倒提供理论依据。方法 使用三维动作捕捉系统采集 15 名健康老年人和 15 名青年人在逆时针和顺时针两方向8 字转向行走时身体 43 个标记点的运动学数据，使用V3D软件提取人体步态和质心速度等数据，再计算特征时刻人体向前和内侧方向的动态稳度。结果 与顺时针转弯相比，青年人在逆时针转弯时内侧腿步宽显著增大，内侧腿足尖离地时刻向前的动态稳度显著减小，而老年人以上指标差异无统计学意义。结论 年龄和转弯方向会同时影响内侧腿足尖离地时刻身体向前的动态稳定性。与青年人不同，健康老年人在转弯行走时采取更谨慎的策略，以保持身体的向前和向内的动态稳定性。建议老年人日常生活中增加连续转向行走锻炼，从而提高侧向稳定控制能力及自信心。

    8字转向行走动态稳度连续转向行走衰老老年人

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    树突状细胞迁移行为刚度感知关键分子研究

    许喻鈞刘洋安宸毅曾柱...
    1189-1196页
    查看更多>>摘要：目的 探索树突状细胞(dendritic cells，DCs)通过感知细胞外力学微环境变化动态调整其迁移行为的分子机制。方法 通过构建不同刚度水凝胶基底解析DC力学微环境对其迁移行为的调控作用;通过构建大鼠肝脏纤维化模型，并利用免疫组化实验，探究肝脏纤维化对DC迁移能力的影响;通过生信分析人/小鼠纤维化肝脏单细胞测序数据寻找介导DC迁移行为力学感知的关键分子，并利用RT-qPCR验证上述关键分子在不同刚度基底上小鼠DC中的表达量。结果 DC在硬基底上迁移能力显著低于较软基底;大鼠纤维化肝脏中的DC浸润增加;肝硬化患者与正常人肝脏浸润DC相比存在 682 个差异表达基因，进一步通过KEGG和GO通路富集分析并聚焦细胞骨架调控、迁移相关基因，筛选出 12 个可能介导DC迁移刚度感知的关键分子。其中，AIF1、GPR65、MYL12B、RAC1、RHOG基因在肝硬化患者中表达上调，而ACTB、ACTG1、ARF6、CDC42、COTL1、PFN1、TMSB10 等基因表达下调。培养在硬基底上的小鼠DC中ACTB、CDC42 表达量下调，与人体肝硬化患者肝DC情况中情况一致。结论 肝脏纤维化潜在导致DC迁移能力受损，进而导致DC浸润增加，ACTB、CDC42 两种分子有可能是介导DC迁移行为刚度感知的关键调控分子。研究结果为改善DC介导的抗肿瘤免疫功能提供理论依据和新策略。

    树突状细胞肝硬化细胞刚度骨架调节蛋白

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    采用分子动力学模拟研究张力对β1整合素与ICAP1互作的影响

    石玉珍方颖吴建华
    1197-1203页
    查看更多>>摘要：目的 探究张力调控ICAP1/β1 整合素相互作用的机制与分子结构基础。方法 基于ICAP1/β1 整合素胞质尾部复合物的晶体结构数据(PDB ID:4DX9)，通过拉伸分子动力学模拟，观察分析β1 整合素上的张力加载对ICAP1/β1 整合素复合物结构和结合力的影响。结果 张力将通过诱导结合界面的局部变构来双向调节ICAP1/β1 整合素复合物的解离，它将先提高后降低β1 整合素对ICAP1 的结合亲和力，阈值点发生在 10 pN。对张力加载敏感的主要残基相互作用主要存在于ARG140-THR789、MET141-THR789 和 ASP145-SER785 之中。结论 随着加载在β1整合素胞质尾部的张力增加，结合面的变构将导致ICAP1 对β1 整合素活化的抑制作用先增强后减弱，张力转捩点出现在 10 pN，提示力开启的整合素激活，需要具备足够的力学刺激强度。研究结果为靶向β1 整合素的抗体药物研发提供了一条新思路。

    β1整合素整合素细胞质结构域相关蛋白-1分子动力学模拟力信号转导

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    人工肝弯曲形中空纤维反应器内传质动力学

    王子恒许少锋余一帆王子辰...
    1204-1211页
    查看更多>>摘要：目的 研究弯曲形中空纤维反应器对人工肝传质动力学的影响，为新型反应器结构优化设计和临床操作参数提供依据。方法 采用数值模拟方法，建立三维弯曲形中空纤维反应器计算流体动力学(computational fluid dynamics，CFD)模型，通过K-K方程和达西定律综合考虑反应器内的对流传质与扩散传质，并分析弯曲数量和弯曲幅度对传质行为的影响。结果 弯曲形反应器内由于离心力作用会产生Dean涡，促进管程内溶质再混合进而增强扩散传质，同时弯曲形反应器跨膜压大进而增强对流传质，即Dean涡和大的跨膜压共同提高了溶质的清除速率。弯曲数量为 0、3、6、9、12 且弯曲幅度为 1 mm时，胆红素的清除速率分别为 113。44、117。95、121。89、129。89、140。57 mL/min;弯曲幅度为0、0。5、1。0、1。5、2。0 mm且弯曲数量为3 时，胆红素的清除速率分别为113。44、115。45、117。95、120。16、123。14 mL/mi。结论 弯曲形中空纤维反应器有助于提高人工肝的毒素清除效率。

    人工肝中空纤维反应器Dean涡跨膜压传质动力学

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    基于动态共价键的黏弹性可调复合水凝胶生物医学研究进展

    张思琪周昱如刘冉武晓刚...
    1212-1220页
    查看更多>>摘要：水凝胶具有良好的生物相容性以及与天然生物组织相似的力学性能，已广泛应用于生物医学领域。随着生物力学的发展，越来越多的研究发现，基于动态共价键构筑的黏弹性可调复合水凝胶，其优越的生物力学特性和刺激响应性，能更好模拟生物组织和天然细胞外基质随时间变化的黏弹性力学特性。本文详细总结基于不同类型的动态共价键(亚胺键、二硫键、硼酸酯键等)所构筑的黏弹性可调复合水凝胶在调控细胞功能、影响组织再生修复以及药物递送等领域的应用，并提出未来研究所面临的挑战与机遇。

    复合水凝胶动态共价键黏弹性应力松弛细胞外基质

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    颞下颌关节运动分析的研究进展

    秦际雄张玲杨洋洋蔡宗远...
    1221-1227页
    查看更多>>摘要：近年来，颞下颌关节(temporomandibular joint，TMJ)的运动在口颌系统整体健康中的作用日益受到口腔医学和康复医学领域的关注，其定量分析对理解和治疗口颌功能障碍具有重要价值。本文回顾近 10 年来电子描记、光学捕捉以及双平面透视追踪技术在临床和研究中的应用进展。电子描记和光学捕捉技术以其高精度和实时反馈，在分析TMJ运动特征、评价治疗效果及优化治疗技术等方面已广泛应用。双平面透视追踪技术在分析复杂关节运动时显示出高度精确性和可重复性。尽管这些技术的操作复杂性、数据稳定性及安全性方面仍存不足，但随着运动分析技术的发展和口颌系统功能的深入研究，预计未来将显著提升口颌系统疾病的诊治精度和个性化水平。

    颞下颌关节运动学髁突轨迹光学捕捉双平面透视追踪

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    人工智能赋能的全髋关节置换术进展

    黄寅殊单浩杰于晓巍
    1228-1234页
    查看更多>>摘要：全髋关节置换术(total hip arthroplasty，THA)的术前规划、术中导航和术后康复等环节，都因人工智能(artificial intelligence，AI)技术的介入而得到显著优化。本文综述AI技术在医疗影像分割和配准方面的最新进展，特别关注其在THA中的应用。医疗影像与自然影像的显著差别对AI算法的设计构成挑战。深度学习技术，特别是CNN、U-Net和Transformer模型，在各项医疗影像分割和配准任务上表现突出。AI技术通过深度学习分析CT影像，显著提高了髋部病变的识别准确性。在术中引导方面，AI系统利用智能分割和运动状态模拟，为手术提供实时导航和精确定位，有效提升手术效率。AI技术还涉及手术成本预测和术后康复，通过马尔可夫模型等方法，为医疗决策提供了有力的数据支持。随着深度学习技术的不断进步，医疗影像分析正逐步实现自动化和智能化，对改善患者的整体手术体验和临床结果具有重大的临床意义，预示着未来在医疗影像领域可能实现的新突破。

    人工智能髋关节置换术术前规划医疗影像分割医疗影像配准

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