摘要:机体所有的组织都受到由细胞自身和细胞外环境所产生的生物机械力（Biomechanical force）的作用。生物机械力既可诱导细胞增殖，亦可诱导细胞死亡。而生理学水平的生物机械力是器官的结构与功能发育和维持的必要条件之一，提高生物机械力则可导致细胞死亡，引发机体一系列病理学变化。在真核细胞中,细胞核含有染色体组,是转录调节场所。细胞核是最大和最硬的细胞器。细胞核一方面承受通过细胞骨架所传递的来至于细胞外部的生物机械力作用，同时也承受由细胞内部所产生的生物机械力作用。在这里，我们复习了细胞内与细胞外的生物机械力对细胞核形状和结构的影响；以及这些生物机械力诱导的变化如何转变为细胞信号传导和基因转录。复习了细胞核和核结构蛋白的力学研究，诸如，核纤层蛋白（Lamins）。在核纤层蛋白突变或缺失的细胞中，如遗传工程化小鼠，RNA干扰研究，或人类疾病，可以观察到这些细胞核的形状、结构和刚度（硬度）发生了令人惊异的变化。我们也着重讨论了在整个发育、生理和病理变化过程中，细胞核形状变化和细胞功能改变之间的联系。这些研究均提示，在细胞对生物机械力刺激的反应中，细胞核自身具有重要的作用。在生物体生长发育的很多重要的进程中，如发育，分化，成熟和衰老，细胞核的形状和结构组成均会发生变化。在这些进程中，细胞通过改变细胞核内基因表达,实现对生物机械力的应答反应。然而，细胞核自身如何感知力学信号并对其发生应答反应，仍不清楚。除了外部生物机械力的作用，细胞核内染色质结构的后天性修饰也会改变核的物理性质。在这里，我们回顾了当前关于细胞核结构与细胞核力学生物学的相关文献以及它们的研究现状。但要更深入地了解核结构和核材料性质与细胞核力学生物学间的关系，了解生物机械力与基因组相互作用的直接机制，细胞核的形状如何与力传导相关，则需要进一步系统地深入地研究。

摘要:生物反应器在组织工程研究中的应用非常广泛，从最初的种子细胞增殖、分化，到关键的组织体外构建，都可以利用生物反应器来模拟细胞和组织在体内的生长环境，提高工程化组织构建的效率。本文结合本期发表的6篇相关文献，介绍了组织工程中研究中生物反应器的作用，建议通过包括生物力学在内的多学科的研究手段，获得调控不同类型细胞生长和组织构建的关键参数，实现功能化组织工程的研究目标。

摘要:目的　结合流体力学模型研究灌注式生物反应器中大段组织工程化骨的构建与多孔支架内流体剪切力的关系。方法　利用灌注式生物反应器对复合骨髓基质干细胞的多孔磷酸三钙支架进行灌注培养。培养基的黏度分别为1.12mPa?s, 2.23mPa?s及3.35mPa?s。通过细胞增殖、成骨分化及组织形态学评价组织工程化骨的构建，建立流体力学模型，求解支架内的流体剪切力。结果　培养基黏度2.23mPa?s组，细胞增殖高于其他组。培养基黏度2.23mPa?s及3.35mPa?s组第28d的碱性磷酸酶活性及第7d后的骨钙素分泌高于1.12mPa?s组。培养基黏度越高，骨桥蛋白的分泌高峰出现越早。28d后，黏度3.35mPa?s组的钙化基质最多。流体力学模型分析，培养基黏度1.12mPa?s, 2.23mPa?s及3.35mPa?s组中，支架内的平均流体剪切力分别为5mPa, 11mPa和15mPa。结论　在利用复合人骨髓基质干细胞的多孔磷酸三钙构建大段组织工程化骨的过程中，15mPa的流体剪切力最有利于组织工程化骨的构建。

摘要:目的　建立灌注生物反应器和心肌组织构建物中流体流动及氧传递和反应的稳态数学模型。方法　以工程化心肌组织体外多通道灌注培养系统为研究对象，利用计算流体力学方法，通过商业软件来求解数学模型，并考察两种细胞密度下灌注速率对氧分布的影响。结果　通过多通道灌注生物反应器模仿毛细血管，能部分提高及改善支架材料内的氧浓度分布。在细胞密度较低时多通道灌注方式可以满足细胞生长的需要；但由于通道的数目较少以及形状简单，在细胞密度较高时，仍无法满足细胞对氧的需求。结论　该模型能够用于优化支架材料的几何尺寸以及灌注速率等流动参数。

摘要:目的　对灌注式生物反应器中大段多孔磷酸三钙载体内流场分布进行模拟研究。方法　使用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对我们自行设计的灌注式生物反应器中大段多孔β-TCP载体内流场分布情况进行了模拟研究，并对不同灌注速度条件下载体材料内的流体剪切应力进行了计算。结果利用CFD方法可以很好的模拟三维载体材料内的流场分布，并可以对载体材料内部的流体剪切应力进行计算。在我们的灌注反应体系中，3ml/min, 6ml/min及9ml/min灌注速度条件下载体内主要区域的流速值分别为(0.227±0.062)mm/s、(0.459±0.125)mm/s以及(0.701±0.193)mm/s，而相应的流体剪切应力值分别为5.2±1.5mPa、10.6±3mPa以及16.2±4.6Pa。结论　利用计算流体动力学(CFD)这一计算模型可以进行不同灌注系统之间结果的比较及不同显微结构载体之间结果的比较。并且可以根据细胞实验结果选择适于细胞分布增殖或者分化的流体剪切应力值。进而为组织工程中生物反应器的流速选择以及载体材料结构的加工提供依据。

摘要:目的　探讨旋转式生物反应器是否能促进骨髓来源的间充质干细胞(MSCs)的快速扩增。方法　将MSCs细胞放入盛有Myelocult(上标 TM)培养液生物反应器中动态培养，并在Myelocult(上标 TM)培养液中补充一些因子，如干细胞因子(SCF)，白介素3和6(IL-3, IL-6)。检测和比较经反应器处理前后的MSCs的表型，增生和分化能力的变化。结果　在生物反应器中培养8d，总细胞数、Stro-l(上标 +) CD44(上标 +) CD34(上标 -)间充质干细胞和CD34(上标 +)CD44(上标 +) Stro-l(上标 -)造血干细胞分别增加了9、29和8倍。实验研究结果显示，生物反应器扩增的间充质干细胞表达了原始间充质干细胞的标记物内皮因子(SH2)和波形蛋白，却没有发现与细胞系的分化有关的标记物，包括骨钙素（成骨指标），Ⅱ型胶原（成软骨指标）和C/EBPα（成脂指标）。生物反应器组的细胞集落生成效率（成纤维细胞集落／天）是对照组（无生物反应器组）的1.44倍。经诱导后，生物反应器扩增的间充质干细胞可以分化成成骨细胞，软骨细胞和脂肪细胞，其分化能力与未经生物反应器处理的MSCs无区别。结论　旋转式生物反应器结合改良的Myelocult(上标 TM)培养液可用于快速扩增间充质干细胞。

摘要:目的　生物反应器是组织工程研究的重要载体。本文构造了一种基于虚拟仪器技术的血管生物反应器系统研究平台。方法　系统使用曲柄滑块机构压缩和拉伸波纹管，模拟出人体血管内的搏动流。同时利用LabVIEW平台对压力等参数进行测量和控制，系统与PC机连接，可实现远程监控，使整个组织工程生物反应器系统初步实现分步式，自动化。结果　实验结果表明，该生物反应器能够对细胞施加合适的生物力学刺激，并准确检测各项参数。结论　基于虚拟仪器技术构造的血管生物反应器系统研究平台具有较大的应用推广价值。

摘要:目的　采用培养袋生物反应器进行大面积支架材料细胞接种技术的研究。方法　以人体成纤维细胞和PET无纺布支架材料为模型，考察水平摇床的转速和起始细胞悬液密度对细胞接种动力学、细胞接种率、支架中细胞密度以及细胞分布的影响。结果　在实验条件范围内，成纤维细胞接种大面积PET支架材料的过程基本符合一级反应动力学；低细胞悬液密度接种时，接种率和支架中细胞密度随转速的增加而下降，高细胞悬液密度接种时则反之；细胞分布均匀度都随着转速的增加而下降，起始细胞悬液密度对细胞分布影响较小。结论　采用培养袋生物反应器进行大面积支架材料的细胞接种是可行的，研究结果为进一步优化适合大面积支架材料接种的方法奠定基础。

摘要:目的　从生物力学的角度来分析椎体成形术(PVP)中并发症发生的可能性缘由，并提出科学的预防性建议。方法　对16例具有脊柱椎体骨质疏松症临床诊断的老年尸体腰椎（14具）有椎体压缩性骨折的椎体（其椎体骨密度值T<-2.5）予以C-arm透视机的动态监测下达到临床评价要求的椎体成形术，采用unisensor AG公司生产的直径为2.0mm的微型压力传感器(5mv/bar)和Peekel Instruments GmbH生产的载频放大器及其附属配套软件－SignaSoft6000 (PICAS & SIGNALOG 6000)测定每个椎体的椎体成形术术中椎体内压力的动态变化，采用描述性的统计和非参数统计方法进行统计学上的描述和分析，并就并发症发生的可能性进行临床意义上的分析。结果　每个椎体的椎体成形术均达到临床评价要求，每次推杆（美国Kypho公司提供标准椎体成形术中Yamshi-Nadel套系中推注骨水泥入椎体的器具，每具推杆可容纳骨水泥约1.5mL）推注骨水泥入椎体时所产生的椎体内的压力P(下标 max)不是很高，多数在0.50 bar以下，其所导致的效应具有显著的统计学差异(P<0.01)，而每次推杆推注骨水泥入椎体时的椎体内压力面积值P(下标 ares)也不是很高，多数在10.00 Unit以下，其所导致的效应具有显著的统计学差异(P<0.01)，两者均呈偏态分布；而且，对每例椎体的第一、二、三、四杆之间两两予以统计学上的分析，在总体存在差异有统计学意义的基础上还发现除第一和二杆、第三和四杆之间外，其他各杆之间存在着差异(a<0.0083)。结论　对骨质疏松性腰椎椎体压缩性骨折行椎体成形术(PVP)时，其在推注骨水泥入病椎时一般3推杆（约4.5ml骨水泥）即可达到推注骨水泥的临床评价要求，已无必要予第四杆等再次将骨水泥推注入病椎，既不作无意义的行为，又减少发生手术并发症的风险。

摘要:目的　测试并比较自行设计的膨胀式松质骨螺钉(expansion cancellous screws, ECS)与空心加压螺钉(cannu-lated compression screws, CCS)用于股骨颈骨折固定后的最大抗压强度及等量扭矩下的旋转角度，评价ECS螺钉的股骨颈固定作用。方法　将18对（36个）福尔马林浸泡人尸体股骨标本随机分为3组，每组6对（12个）。在离体模拟单足站立情况下，分别比较以2枚ECS与2枚CCS，2枚ECS与3枚CCS，3枚ECS与3枚CCS固定股骨颈后的最大抗压强度及等量扭矩下的旋转角度，测试并记录数值。结果　相同数目螺钉固定ECS的最大抗压强度及抗旋转角度明显优于CCS(P<0.05)；而2枚ECS与3枚CCS的固定效果无明显差别。结论　ECS较目前普遍使用的CCS具有更好的固定效果，在特定情况下运用2枚ECS进行固定可以达到与传统3枚CCS螺钉固定基本相同的固定效果。

摘要:目的　探讨建立单侧上颌骨缺损的三维光弹模型的方法。方法　利用标准牙体和上颌模型，建立单侧上颌骨缺损的硅橡胶阴模后，制作单侧上颌骨缺损环氧树脂光弹模型。结果　制作完成环氧树脂单侧上颌骨缺损模型，环氧树脂牙体、牙槽骨和硅橡胶（牙周膜）弹性模量比值为13.3:1:0.001，与临床比值接近。结论　建立的单侧上颌骨缺损的环氧树脂光弹模型光学灵敏度高，直观性强，能很好的满足光弹实验的要求。

摘要:目的　研究根管预备后牙齿力学性能和根管结构的变化。方法　通过构建牙齿的三维有限元模型和牙根管的中心线模型来分别研究牙齿的力学性能和根管结构。结果　分别建立了根管预备前、后牙齿的三维有限元模型和牙根管的中心线模型；并进行了牙齿力学性能的分析和中心线变化的精确比较。结论　所提出的方法支持快速构建精细的牙齿三维有限元模型和牙根管的中心线模型，能够满足各种牙体生物力学分析的需要。

摘要:目的　构建蜿蜒型动脉瘤和弯曲支架三维有限元模型，研究支架植入动脉瘤后的血流动力学的变化。方法　通过CAD软件构建出几何实体模型，借助有限元软件利用计算流体力学方法，分别对无支架和有支架的蜿蜒型脑动脉瘤定常流动血流动力学进行数值模拟，分析在动脉瘤中植入内支架前后的瘤腔内流动情形、压力和壁面切应力分布的变化情况。结果　有支架动脉瘤模型上游瘤腔内的血流速度被大大削弱，圆顶突起处局部高压力明显减弱，在下游瘤腔沿壁面的压力也得到明显降低并且分布也均衡了很多，末端唇缘处局部高切应力消失了，出现的是较小且均衡的切应力。结论　有支架模型瘤腔内的流速明显减小，均衡的压力分布与瘤腔内减弱的流动速度是相互统一的，利于瘤腔内血栓的形成。

摘要:骨力学性能是发现与评价骨质疏松重要而直接的参考指标，但临床目前尚难对骨质疏松患者的骨力学性能做出非侵入性的直接评估。因此，研究通过间接手段进行骨力学性能的预测已成为骨质疏松研究领域的一个重要课题，并具有重要的临床应用价值。本文综述了对骨质疏松性骨力学性能进行预测的研究进展，并展望了该领域研究的发展前景。

摘要:膝关节后交叉韧带是保持膝关节稳定的重要结构之一，它近于膝关节的中心，具有膝关节屈伸和旋转运动轴的功能，但与前交叉韧带相比，由于其位置较深，损伤发生率相对较低，主观症状较少，故以往对后交叉韧带的重要作用研究不够。随着20世纪90年代以来对后交叉韧带认识的不断深入，尤其对后交叉韧带的解剖及生物力学特性的不断研究，对其损伤后的重建发挥了重要的临床指导作用，基于此目的，本文对近年来后交叉韧带解剖及生物力学特性的相关研究进展进行综述。