摘要:建立人上气道生物力学模型是研究上气道结构和功能的有效方法，对上气道疾病的预测和治疗也有重要的临床意义。本文总结了上气道生物力学模型的研究状况，以及模型在上气道疾病治疗方面的的临床应用，并对今后的研究方向进行了展望。

摘要:目的 研究鼓膜穿孔尺寸及穿孔衍射对听力系统振动的影响。方法利用CT获取志愿者耳部结构临床资料，提取相关结构的边界，导入ANSYS并建立人耳结构数值有限元模型。结果 穿孔面积分别为0.97、3.66和7.97 mm2,随着穿孔尺寸增大，共振频率分别变为3.6、4.4和4.6 kHz，镫骨底板位移振幅随之变小；镫骨底板位移振幅在衍射声波作用下明显变小；在1000 Hz处，鼓膜位移云图位移最大值分别为0.32、0.20和0.19 μm，在共振频率处，鼓膜位移云图位移最大值分别为0.20、0.14和0.09 μm。结论 鼓膜穿孔尺寸越大，镫骨底板位移振幅越小，尤其4 kHz以下，共振频率升高。鼓膜云图位移振幅最大值随穿孔增大变小,有望对临床治疗提供参考

摘要:目的 研究平衡感受器嵴顶对旋转椅试验的生物力学响应，为前庭系统功能状态的评估提供定量分析的平台。方法 基于健康志愿者右侧颞骨完整的组织切片数据进行三维几何重建。运用拉格朗日法数值模拟头前倾30°、频率0.8 Hz、幅度±40°的正弦摆动旋转椅试验中受试者前庭系统膜迷路的生物力学响应。结果 右耳水平半规管嵴顶峰值位移为54.2 μm，后规管嵴顶峰值位移为15.9 μm；右耳前半规管嵴顶峰值位移为43.7 μm，但是左右耳响应相同，对眼球运动的作用相互抵消；向右旋转，右耳水平半规管壶腹嵴嵴顶法向位移从管侧偏向椭圆囊侧，左耳水平半规管壶腹嵴嵴顶法向位移从椭圆囊侧偏向管侧，向左旋转时则相反。结论数值模拟得到的嵴顶的生物力学响应符合Flourens定律和Ewald定律。

摘要:目的 研究人工听骨接入方式对听力恢复的影响。方法 通过CT扫描技术，结合自编C＋＋程序读取CT数据中体单元建立人耳结构几何模型，将几何模型导入PATRAN中建立有限元数值模型。采用频率响应方法对耳结构模型进行流固耦合计算，同时分析人工听骨不同接入方式及接入位置对耳结构声音传导的影响。结果 通过对正常人耳的动力响应分析，得到数值模型中计算出的鼓膜凸与镫骨底板振幅与试验数据吻合，验证本文模型的正确性。结论接在鼓膜凸的位置其动力响应最好，镫骨振幅高于其他连接方式。即人工听骨接在鼓膜凸的位置比较吻合人耳的生理功能，其重建听力效果更好。

摘要:目的 研究人工听骨接入方式对听力恢复的影响。方法 通过CT扫描技术，结合自编C＋＋程序读取CT数据中体单元建立人耳结构几何模型，将几何模型导入PATRAN中建立有限元数值模型。采用频率响应方法对耳结构模型进行流固耦合计算，同时分析人工听骨不同接入方式及接入位置对耳结构声音传导的影响。结果 通过对正常人耳的动力响应分析，得到数值模型中计算出的鼓膜凸与镫骨底板振幅与试验数据吻合，验证本文模型的正确性。结论接在鼓膜凸的位置其动力响应最好，镫骨振幅高于其他连接方式。即人工听骨接在鼓膜凸的位置比较吻合人耳的生理功能，其重建听力效果更好。

摘要:目的 求解虹膜材料的弹性模量。方法 采用自行研制的实验装置，对完整的离体兔眼虹膜试件进行0 Pa到600 Pa的压力加载，获取虹膜加压膨隆的数据，计算虹膜膨隆高度。然后以实测数据为基础，利用ANSYS 12.0进行虹膜有限元分析，反推计算虹膜线弹性区间的弹性模量。结果 虹膜在载荷为100 Pa时的弹性模量为6.1 kPa。结论虹膜在前后房压强差较小的情况下可以简化为线弹性材料。

摘要:目的 求解虹膜材料的弹性模量。方法 采用自行研制的实验装置，对完整的离体兔眼虹膜试件进行0 Pa到600 Pa的压力加载，获取虹膜加压膨隆的数据，计算虹膜膨隆高度。然后以实测数据为基础，利用ANSYS 12.0进行虹膜有限元分析，反推计算虹膜线弹性区间的弹性模量。结果 虹膜在载荷为100 Pa时的弹性模量为6.1 kPa。结论虹膜在前后房压强差较小的情况下可以简化为线弹性材料。

摘要:目的 研究力学刺激对巩膜成纤维细胞增殖及结缔组织生长因子(CTGF)表达的影响。方法 组织块培养法获取新西兰大白兔巩膜成纤维细胞并培养，利用免疫细胞化学法进行细胞鉴定，通过FX4000 柔性基底拉伸加载系统对细胞进行正弦波（3%、6% 拉伸幅度，0.1 Hz，48 h）拉伸力学环境的培养，采用 ATP生物荧光检测法检测细胞的增殖活性，应采用 ELISA 法检测细胞 CTGF 的表达。结果3% 拉伸组的增殖活性（2.352±0.123）和6% 拉伸组的增殖活性（2.784±0.119）与静态组（1.901±0.092）比较有明显提高（P<0.05），且6% 拉伸组细胞的增殖活性明显高于 3% 拉伸组（P<0.05）；与各自静态对照组 CTGF 的表达比较，3% 拉伸组（静态组：(0.291±0.118) μg/L，拉伸组：(1.623±0.276) μg/L和 6% 拉伸组（静态组：(0.260±0.112) μg/L，拉伸组：(3.205±0.287) μg/L）有显著提高（P<0.05）。结论 力学刺激是影响巩膜成纤维细胞增殖活性和 CTGF 表达的重要因素。

摘要:目的 研究力学刺激对巩膜成纤维细胞增殖及结缔组织生长因子(CTGF)表达的影响。方法 组织块培养法获取新西兰大白兔巩膜成纤维细胞并培养，利用免疫细胞化学法进行细胞鉴定，通过FX4000 柔性基底拉伸加载系统对细胞进行正弦波（3%、6% 拉伸幅度，0.1 Hz，48 h）拉伸力学环境的培养，采用 ATP生物荧光检测法检测细胞的增殖活性，应采用 ELISA 法检测细胞 CTGF 的表达。结果3% 拉伸组的增殖活性（2.352±0.123）和6% 拉伸组的增殖活性（2.784±0.119）与静态组（1.901±0.092）比较有明显提高（P<0.05），且6% 拉伸组细胞的增殖活性明显高于 3% 拉伸组（P<0.05）；与各自静态对照组 CTGF 的表达比较，3% 拉伸组（静态组：(0.291±0.118) μg/L，拉伸组：(1.623±0.276) μg/L和 6% 拉伸组（静态组：(0.260±0.112) μg/L，拉伸组：(3.205±0.287) μg/L）有显著提高（P<0.05）。结论 力学刺激是影响巩膜成纤维细胞增殖活性和 CTGF 表达的重要因素。

摘要:目的 研究后巩膜加固术后家兔眼球不同时期成纤维细胞力学特性的变化，从生物力学的角度探讨后巩膜加固术的作用机制。 方法 3周龄新西兰家兔45只随机选取一侧眼球用眼睑缝合方法制备近视动物模型，建模60天后，眼球随机分为两组，A组行后巩膜加固术（PSR），B组行相似手术（不放置加固条带）。分别于术后3个月和6个月取材培养培养巩膜加固区及过渡组织的成纤维细胞。用免疫细胞化学法对培养的细胞进行鉴定。利用微管吸吮方法结合半无限体细胞力学模型测定各组成纤维细胞的力学特性（包括成纤维细胞的平衡弹性模量E∞和表观黏性μ）。 结果经统计学分析，两组巩膜成纤维细胞的平衡弹性模量及表观黏性均无统计学意义（P>0.05）。后巩膜加固术6个月，经统计学分析，两组巩膜成纤维细胞的平衡弹性模量及表观黏性均无统计学意义（P>0.05）。后巩膜加固术后3月组与6月组的巩膜成纤维细胞比较，E∞和μ的差异均无统计学意义（P>0.05）。后巩膜加固术后3个月与6个月组的过渡区成纤维细胞的力学特性，E∞分别为（289.2±84.3），（276.9±113.9）Pa；μ分别为（1 575.2±459）Pa·s，（1 492.2±562.6）Pa·s，其差异均无统计学意义（P>0.05）。结论后巩膜加固术的增强作用并不是原位巩膜成纤维细胞本身生物力学的加强，而是由于加固条带及引起过渡区的存在。

摘要:目的 研究后巩膜加固术后家兔眼球不同时期成纤维细胞力学特性的变化，从生物力学的角度探讨后巩膜加固术的作用机制。 方法 3周龄新西兰家兔45只随机选取一侧眼球用眼睑缝合方法制备近视动物模型，建模60天后，眼球随机分为两组，A组行后巩膜加固术（PSR），B组行相似手术（不放置加固条带）。分别于术后3个月和6个月取材培养培养巩膜加固区及过渡组织的成纤维细胞。用免疫细胞化学法对培养的细胞进行鉴定。利用微管吸吮方法结合半无限体细胞力学模型测定各组成纤维细胞的力学特性（包括成纤维细胞的平衡弹性模量E∞和表观黏性μ）。 结果经统计学分析，两组巩膜成纤维细胞的平衡弹性模量及表观黏性均无统计学意义（P>0.05）。后巩膜加固术6个月，经统计学分析，两组巩膜成纤维细胞的平衡弹性模量及表观黏性均无统计学意义（P>0.05）。后巩膜加固术后3月组与6月组的巩膜成纤维细胞比较，E∞和μ的差异均无统计学意义（P>0.05）。后巩膜加固术后3个月与6个月组的过渡区成纤维细胞的力学特性，E∞分别为（289.2±84.3），（276.9±113.9）Pa；μ分别为（1 575.2±459）Pa·s，（1 492.2±562.6）Pa·s，其差异均无统计学意义（P>0.05）。结论后巩膜加固术的增强作用并不是原位巩膜成纤维细胞本身生物力学的加强，而是由于加固条带及引起过渡区的存在。

摘要:目的 研究青光眼持续高眼压对大鼠动物模型视网膜功能的影响。方法 制备青光眼高眼压大鼠动物模型并定时监测眼压；于术前和术后3 w、6 w进行闪光视网膜电图测量和形态学观察。结果 动物模型术后1 d眼压升高到最大值（3.07±1.10） kPa，术后1 w至6 w各时段眼压值分别为：（2.84±0.90） kPa，（2.86±0.54） kPa，（2.76±0.52） kPa，（2.70±0.51） kPa，（2.39±0.27） kPa，（2.09±0.39） kPa，均明显高于对侧眼眼压；造模3 w、6 w时的视网膜电图a波、b波及振荡电位波的幅值等时域参数均显著降低，且随高眼压的持续呈现进行性下降；常规HE染色，没有发现视网膜有明显的组织学和形态学改变。结论慢性高眼压在造成视网膜组织学和形态学发生改变之前视网膜的光学功能已经受损，且损伤随高眼压的持续呈现进行性趋势。

摘要:目的 研究青光眼持续高眼压对大鼠动物模型视网膜功能的影响。方法 制备青光眼高眼压大鼠动物模型并定时监测眼压；于术前和术后3 w、6 w进行闪光视网膜电图测量和形态学观察。结果 动物模型术后1 d眼压升高到最大值（3.07±1.10） kPa，术后1 w至6 w各时段眼压值分别为：（2.84±0.90） kPa，（2.86±0.54） kPa，（2.76±0.52） kPa，（2.70±0.51） kPa，（2.39±0.27） kPa，（2.09±0.39） kPa，均明显高于对侧眼眼压；造模3 w、6 w时的视网膜电图a波、b波及振荡电位波的幅值等时域参数均显著降低，且随高眼压的持续呈现进行性下降；常规HE染色，没有发现视网膜有明显的组织学和形态学改变。结论慢性高眼压在造成视网膜组织学和形态学发生改变之前视网膜的光学功能已经受损，且损伤随高眼压的持续呈现进行性趋势。

摘要:目的 应用自编软件和HyperMesh软件并结合接触理论建立全腰椎有限元模型。方法 以正常自愿者全腰椎节段螺旋CT扫描图像的基础,利用自编软件和HyperMesh软件，生成全椎体的骨性有限元模型,补充建立终板、关节突软骨、椎间盘及韧带等结构，建立全腰椎有限元分析模型。引入接触理论处理上下关节突之间的面面接触问题。结果所建模型几何外型较真实，组织结构更完整，外观表现更细腻。生理载荷下的模拟结果与体外生物力学实验结果更加吻合。结论 利用自编软件和HyperMesh软件可以提高有限元模型建立的速度和准确度，引入接触理论可提高有限元模型的可靠性和真实性。

摘要:目的 应用自编软件和HyperMesh软件并结合接触理论建立全腰椎有限元模型。方法 以正常自愿者全腰椎节段螺旋CT扫描图像的基础,利用自编软件和HyperMesh软件，生成全椎体的骨性有限元模型,补充建立终板、关节突软骨、椎间盘及韧带等结构，建立全腰椎有限元分析模型。引入接触理论处理上下关节突之间的面面接触问题。结果所建模型几何外型较真实，组织结构更完整，外观表现更细腻。生理载荷下的模拟结果与体外生物力学实验结果更加吻合。结论 利用自编软件和HyperMesh软件可以提高有限元模型建立的速度和准确度，引入接触理论可提高有限元模型的可靠性和真实性。

摘要:目的 利用三维有限元模型研究椎弓根螺钉长度变化对生理载荷下螺钉骨复合体模型的应用影响。方法 建立椎弓根螺钉和L1椎体的三维模型，并对其进行网格划分，设置椎弓根钉长度尺寸的变化范围。模拟生理载荷条件下，对不同长度尺寸的椎弓根钉有限元模型进行应力分析。结果椎弓根螺钉长度在30～50 mm范围内变化时，随着螺钉长度的增大，螺钉骨复合体模型的骨质部分承担的应力均减小，而螺钉承担的应力则增加。螺钉最大平均主应变出现在螺钉的尾端，皮质骨发生的最大平均主应力位置出现在螺钉与皮质骨接触面两侧，松质骨发生的最大平均主应力位置出现在螺钉头部与松质骨接触面两侧。当螺钉长度达到50 mm时，载荷力传递到皮质骨和松质骨分别减小了43.1%和42.3%，而螺钉上出现的则增加了38%。当椎弓根螺钉长度大于45 mm时，螺钉骨复合体模型各部分应力变化不明显。结论 椎弓根螺钉长度在30～50 mm范围变化时，在生理载荷下，椎弓根螺钉长度的增大有利于改善螺钉、皮质骨及松质骨上轴向应力的力学分布；只要骨量允许，临床选择椎弓根螺钉的长度应不小于45 mm。

摘要:目的 利用三维有限元模型研究椎弓根螺钉长度变化对生理载荷下螺钉骨复合体模型的应用影响。方法 建立椎弓根螺钉和L1椎体的三维模型，并对其进行网格划分，设置椎弓根钉长度尺寸的变化范围。模拟生理载荷条件下，对不同长度尺寸的椎弓根钉有限元模型进行应力分析。结果椎弓根螺钉长度在30～50 mm范围内变化时，随着螺钉长度的增大，螺钉骨复合体模型的骨质部分承担的应力均减小，而螺钉承担的应力则增加。螺钉最大平均主应变出现在螺钉的尾端，皮质骨发生的最大平均主应力位置出现在螺钉与皮质骨接触面两侧，松质骨发生的最大平均主应力位置出现在螺钉头部与松质骨接触面两侧。当螺钉长度达到50 mm时，载荷力传递到皮质骨和松质骨分别减小了43.1%和42.3%，而螺钉上出现的则增加了38%。当椎弓根螺钉长度大于45 mm时，螺钉骨复合体模型各部分应力变化不明显。结论 椎弓根螺钉长度在30～50 mm范围变化时，在生理载荷下，椎弓根螺钉长度的增大有利于改善螺钉、皮质骨及松质骨上轴向应力的力学分布；只要骨量允许，临床选择椎弓根螺钉的长度应不小于45 mm。

摘要:目的 通过生物力学测试和临床初步应用验证EZ取钉器对断钉、打滑螺钉的取出效果。方法 采用新鲜尸骨标本，股骨、胫骨、尺桡骨各4具，并随机分为两组：A组为起子取螺钉扭力组；B组为骨髓腔内灌骨水泥固定螺钉组，其中B1为螺钉打滑时最大扭力组；B2为EZ取钉器一个手柄时取钉器最大扭力组；B3为两个手柄时取钉器的最大扭力组，制成4种生物力学测试模型，内固定螺钉分为4.5 mm和3.5 mm两种类型。在万能材料试验机上测试实验标本，施加轴向载荷2 kN，测量扭转拔出螺钉时的最大扭矩值、扭角及螺钉拔出时功耗大小和效率。实验数据经统计学处理, 进行组间比较。并用EZ取钉器在12例患者中初步应用。结果 A组最大拔出扭矩为1.42～1.96 N·m，B1组为2.87～3.27 N·m，B2组为3.06～4.83 N·m，B3组为4.12～8.36 N·m，各组间均呈显著性差异（P<0.05）。其相对应各组的扭角均值分别为1.59°、0.77°、0.28°和0.16°，各组间有明显差异（P<0.05）。螺钉拔出（旋出）时，各组的功耗均值分别为12、21、32和45J；对应各组间的功率（机械效率）分别为0.20、0.35、0.53和0.75 J/s，组间呈明显差异（P<0.05）。在12例临床断钉和打滑螺钉患者中初步应用，均成功取出，未出现术后并发症。结论EZ取钉器具有足够的抗扭强度和刚度，夹持力大，拔钉稳定可靠，是取出骨骼中断钉和打滑螺钉较理想的工具。

摘要:目的 通过生物力学测试和临床初步应用验证EZ取钉器对断钉、打滑螺钉的取出效果。方法 采用新鲜尸骨标本，股骨、胫骨、尺桡骨各4具，并随机分为两组：A组为起子取螺钉扭力组；B组为骨髓腔内灌骨水泥固定螺钉组，其中B1为螺钉打滑时最大扭力组；B2为EZ取钉器一个手柄时取钉器最大扭力组；B3为两个手柄时取钉器的最大扭力组，制成4种生物力学测试模型，内固定螺钉分为4.5 mm和3.5 mm两种类型。在万能材料试验机上测试实验标本，施加轴向载荷2 kN，测量扭转拔出螺钉时的最大扭矩值、扭角及螺钉拔出时功耗大小和效率。实验数据经统计学处理, 进行组间比较。并用EZ取钉器在12例患者中初步应用。结果 A组最大拔出扭矩为1.42～1.96 N·m，B1组为2.87～3.27 N·m，B2组为3.06～4.83 N·m，B3组为4.12～8.36 N·m，各组间均呈显著性差异（P<0.05）。其相对应各组的扭角均值分别为1.59°、0.77°、0.28°和0.16°，各组间有明显差异（P<0.05）。螺钉拔出（旋出）时，各组的功耗均值分别为12、21、32和45J；对应各组间的功率（机械效率）分别为0.20、0.35、0.53和0.75 J/s，组间呈明显差异（P<0.05）。在12例临床断钉和打滑螺钉患者中初步应用，均成功取出，未出现术后并发症。结论EZ取钉器具有足够的抗扭强度和刚度，夹持力大，拔钉稳定可靠，是取出骨骼中断钉和打滑螺钉较理想的工具。

摘要:目的 研究骶骨椎弓根及侧块的解剖学特点和生物力学特征，为临床骶骨椎弓根和侧块螺钉固定定位技术提供依据。方法 随机选择60例成人患者进行尾骨螺旋CT扫描，应用三维重建技术测量骶骨椎弓根和侧块解剖学参数，同时对15例成人尸体标本进行大体解剖测量椎弓根及侧块解剖学参数，确定骶骨椎弓根和侧块螺丝钉植入的解剖学基础，确定螺丝钉进钉点和植入技术；选择8例尸体标本并测定其骶骨椎弓根钉、侧块螺丝钉拔出最大拉力。结果S1～S5骶骨椎弓根及侧块的直径、长度变化大而规律，倾斜角约20°，S1椎弓根进钉点位于关节突基底部外侧与横突中线交点，且椎弓根与侧块螺丝钉最大拔出力无显著性差异（P>0.05）；S2～5的椎弓根中心点位于相邻骶后孔之间连线与横突中线交点；侧块进钉点位于椎弓根中线与骶外侧嵴交点内侧。椎弓根钉最大拔出力大于侧块螺钉（P<0.05），该螺钉固定技术可为骶骨骨折提供有效内固定。结论 骶骨椎弓根、侧块固定技术均可为骶尾骨骨折固定和重建提供有效固定，椎弓根固定技术较侧块固定技术更加方便、安全、可靠。

摘要:目的 研究骶骨椎弓根及侧块的解剖学特点和生物力学特征，为临床骶骨椎弓根和侧块螺钉固定定位技术提供依据。方法 随机选择60例成人患者进行尾骨螺旋CT扫描，应用三维重建技术测量骶骨椎弓根和侧块解剖学参数，同时对15例成人尸体标本进行大体解剖测量椎弓根及侧块解剖学参数，确定骶骨椎弓根和侧块螺丝钉植入的解剖学基础，确定螺丝钉进钉点和植入技术；选择8例尸体标本并测定其骶骨椎弓根钉、侧块螺丝钉拔出最大拉力。结果S1～S5骶骨椎弓根及侧块的直径、长度变化大而规律，倾斜角约20°，S1椎弓根进钉点位于关节突基底部外侧与横突中线交点，且椎弓根与侧块螺丝钉最大拔出力无显著性差异（P>0.05）；S2～5的椎弓根中心点位于相邻骶后孔之间连线与横突中线交点；侧块进钉点位于椎弓根中线与骶外侧嵴交点内侧。椎弓根钉最大拔出力大于侧块螺钉（P<0.05），该螺钉固定技术可为骶骨骨折提供有效内固定。结论 骶骨椎弓根、侧块固定技术均可为骶尾骨骨折固定和重建提供有效固定，椎弓根固定技术较侧块固定技术更加方便、安全、可靠。