摘要:心血管生物力学研究领域最重要的新进展有两个方面：一是心血管力学生物学研究。阐明力学因素如何产生生物学效应而导致血管重建，研究心血管信号转导通路和力学调控途径，从细胞分子水平深入了解心血管活动和疾病发生的本质；二是以临床影像为基础的心血管生物力学建模与个体化手术设计研究。应用流体力学理论，结合医学影像和先进的流场测试技术，进行心血管建模与定量分析，研究心血管功能新的无创检测技术和个体化治疗体系设计，为心血管病的诊断、治疗和预警提供生物力学的解决方案。本期"心血管生物力学"专刊发表了7篇国内同行的相关研究论文。这些论文的内容涵盖了血管壁细胞力学生物学和紧密结合临床的心血管生物力学建模研究，反映了我国心血管生物力学研究的一些新进展。

摘要:目的 探讨切应力与血管平滑肌细胞（VSMCs）对内皮细胞（ECs）增殖功能的影响及其一些分子机制。方法 应用平行平板流动腔系统对单独培养的ECs以及与VSMCs联合培养的ECs施加15 dyn/cm2(1 dyn=10-5N)的正常切应力；Western blot技术检测反映细胞增殖能力的分子—增殖细胞核抗原（PCNA）的表达及细胞内信号转导分子Akt的磷酸化水平。静态条件下，以单独培养ECs为对照组，将ECs与VSMCs隔开培养，并应用TGFβ1封闭性抗体，观察 TGFβ1在VSMCs诱导ECs增殖中的作用。结果 正常切应力抑制了ECs增殖及p-Akt表达，VSMCs在与ECs联合培养及隔开培养时均明显促进ECs增殖及pAkt表达。正常切应力部分逆转了联合培养VSMCs诱导的ECs增殖和p-Akt表达，而TGFβ1封闭性抗体能够拮抗隔开培养VSMCs诱导的ECs增殖和p-Akt表达。结论 正常切应力可视为血管的保护因子，抑制ECs增殖；VSMCs通过旁分泌作用诱导了ECs增殖；TGFβ1及PI3/Akt信号分子参与了其调节过程。

摘要:目的 研究力学与化学因素的耦合在内皮细胞迁移过程中的作用以及其中的力学生物学机制。方法 在不同大小剪应力下分别用RTPCR、Western blot以及免疫荧光的方法检测内皮细胞CXCR1和CXCR2的表达变化；用antiIL8RA和antiIL8RB拮抗CXCR1和CXCR2，在剪应力作用下观察内皮细胞迁移情况；采用脂质体包绕法分别将Rac1及RhoA的野生型、活化型和抑制型3种质粒转染入内皮细胞，将转染了Rac1的3种质粒的细胞分别施加力学（剪应力）和化学（IL-8）刺激，对转染了RhoA的3种质粒的细胞施加化学刺激，检测以上条件下内皮细胞迁移情况。结果 CXCR1和CXCR2作为新型力学感受器参与调节内皮细胞迁移；Rac1与RhoA的高表达能促进内皮细胞迁移，反之，内皮细胞迁移被抑制。结论 IL-8Rs (CXCR1、CXCR2)、Rac1、RhoA是将力学、化学信号进行“耦合”的关键信号分子。

摘要:目的 研究不同梯度切应力作用下，血管内皮细胞（endothelial cells，ECs）排列和形状变化，旨在了解流体切应力梯度对ECs形态的影响，为进一步探讨其功能变化提供实验基础。方法 建立可对体外培养ECs施加梯度切应力的流动腔装置，并应用该装置对人脐静脉ECs加载了大小在15 dyn/cm2～6.6 dyn/cm2(1 dyn=10-5 N)范围、梯度分别为1.5 dyn/cm2和3 dyn/cm2的切应力，加载时间均为6 h。比较这两种不同切应力梯度对ECs的细胞方向角、细胞宽长比和细胞形态指数的影响。结果 在不同切应力梯度作用下，ECs的细胞方向角分布散乱，细胞无排列规律。与3 dyn/cm2相比，1.5 dyn/cm2切应力梯度下ECs的宽长比和细胞形态指数明显减少，趋向于拉伸状态。结论 在不同切应力梯度作用下，ECs均排列紊乱，无规律可循。然而，在相对较小的切应力梯度作用下，细胞容易被拉伸，细胞形状趋向于伸长，而较大切应力梯度作用下，细胞形状则趋向于圆形。

摘要:目的 将血液流动的旋动流原理用于心血管介入治疗，以期解决小口径人造血管的急性血栓堵塞问题和搭桥手术后下游处血管内膜增生引起的血管再狭窄问题。方法 使用计算流体力学（CFD）分别研究具有旋动流特性的新型小口径、S型搭桥和偏心搭桥模型中的流场以及壁面剪切力的分布。同时研究在旋动流下血小板的黏附情况和不同角度的S型搭桥下的血管内膜增生。结果 旋动流能明显提高壁面剪切力，抑制血小板的黏附以及血管内膜增生。结论 在心血管介入治疗和器械设计中引入旋动流确实可明显改善这些器械中的血流流场，达到抑制小口径人造血管的急性血栓形成和搭桥手术后血管内膜增生的目的。

摘要:目的 利用计算流体力学(CFD)方法分析法洛四联症(TOF)根治术后不同的左肺动脉狭窄率（50%，20%，0%）模型的局部血流动力学改变。方法 通过对患者CT数据处理，完成3组左肺肺动脉狭窄几何的全三维数字化重构；结合主肺动脉血流量等临床数据，对3组模型中肺动脉分叉区的血液流动速度场、压力、壁面剪切应力等进行记录。结果 在3组模型的非定常模拟中，左肺动脉起始端均存在与狭窄率相关的反流和血流分布，右肺动脉血流分布规则。3组模型的静态压力、压力损失、壁面剪切力等也不同。结论 肺动脉分支的合理扩大在TOF根治术中有重要意义；术后左肺动脉狭窄是造成肺动脉反流的早期和重要因素；通过CFD模拟术后患者的三维模型可以对手术的效果提供早期参考。

摘要:目的 研究不同结构形状以及不同网丝截面的支架用于颈内动脉瘤治疗后对血液动力学及支架柔顺性的影响。方法 针对同一个体模型的颈内动脉瘤，构建5种不同支架介入治疗的模型。这些支架的支撑体网丝截面不同，但支架通透率近似相等。利用有限体积法进行数值仿真，获得其生物力学特性的定量信息。结果 5种模型中，矩形截面网格支架模型动脉瘤腔中平均流动速度的减小幅度最大；圆型截面支架和矩形截面螺旋支架模型中瘤面和瘤颈部分的壁面切应力减小面积较大；网格支架的柔顺性要远好于螺旋支架。结论 矩形截面网格支架对治疗颈内动脉瘤有较好的生物力学影响，这些发现可帮助临床医生在治疗脑动脉瘤时选择合适的支架。

摘要:目的 研究一种新型小口径血管生物反应器在不同工况下的流场分布。方法 采用数值方法模拟反应器外筒单独旋转、内筒单独旋转和内外筒同向等速旋转情况下其内部的流场分布，对流速和切应力等参数进行比较分析。结果 血管生物反应器工作时，培养液随内外筒的旋转而旋转流动，速度分布均匀；可为培养液内的细胞提供非破坏性的低切应力环境；并且反应器内部的切应力大小与转速呈二次函数关系。结论 该反应器能为血管培养提供良好的培养环境，本研究可为其实验研究提供指导意见和理论基础。

摘要:目的 探讨合理的慢跑速度对体形和步姿的影响，使人在慢跑健身的同时兼得柔美的体态。方法 根据相关测量选择5种慢跑速度。利用运动捕捉系统采集研究对象(15位青年女性志愿者)在慢跑速度下的运动学数据，同时对下肢8块主要肌肉的肌电信号进行采集。计算获得在不同慢跑速度下髋、膝及踝关节矢状面的关节角度变化的均值。选择数据最接近均值的对象作为研究对象并进行运动学分析。结果 计算获得了该研究对象在不同慢跑速度下髋、膝及踝关节矢状面的关节角度以及下肢8块主要肌肉的激活度曲线。运用打分的方法，本文给出了研究对象慢跑速度、慢跑阶段、肌肉激活度与关节角度之间的关系。结论 各关节角的变化范围和各肌肉最大激活度并不随慢跑速度的变化而单调变化。本文为青年女性健身时选择适合自己的慢跑速度提供了参考。

摘要:目的 通过比较肥胖儿童和正常儿童男女平地自然行走时的足底压力分布参数以及考察体重指数（body mass index，BMI）与各参数的相关性，探讨性别和BMI对儿童动态足底压力分布的影响。方法 采用0.5 m footscanUSB平板测试系统（RSscan International公司，比利时）对79名儿童自然行走时的步态进行测试，数据采用SPSS16.0进行统计处理。结果（1） 对于肥胖儿童和正常儿童，男女之间大部分的足底压力参数均没有显著性差异；（2） 正常男女儿童足中部与地面冲量的百分比以及在M5、MF和HL等区域的压强峰值出现时间存在显著性差异；（3） BMI与足支撑分期、足中部与地面冲量百分比、T25压强峰值、HM和HL压强峰值出现时间无显著相关性；(4)BMI与其余足底压力分布参数均有良好相关性。结论（1） 性别对肥胖儿童动态足底压力分布没有显著影响，但正常儿童部分动态足底压力分布参数受性别的影响；（2） BMI大的儿童行走的稳定性差，行走效率低；（3） BMI大的儿童行走易疲劳，易引起踝关节等部位损伤。

摘要:目的 通过蠕变、应力松弛和蠕变回复等实验评价多孔梯度UHMWPE仿生软骨材料的静态黏弹性能。方法 采用模板滤取（T-L）法制备多孔梯度UHMWPE仿生软骨材料，扫描电镜观察多孔组织结构，压汞仪测量多孔层的孔隙率和孔径分布特征，平头压痕实验测定多孔梯度UHMWPE材料的蠕变、应力松弛和蠕变回复性能。结果 T-L法制备的UHMWPE梯度多孔层与基体的结合良好，随NaCl含量的增加，孔隙率增大，孔径尺寸分布范围扩大。蠕变变形和模量随时间呈非线性增加，应力松弛应力和模量非线性降低，对冲击载荷的缓冲能力明显高于致密UHMWPE。实验表明，具有合理孔隙率的U50和U60样品与致密UHMWPE材料回复性能相近，但过高的孔隙率造成蠕变回复的塑性变形增加。结论 多孔梯度结构UHMWPE材料的弹性增加，应变响应速度提高，有利于改善摩擦副的接触润滑状态，减轻材料的磨损。

摘要:目的 通过对棒球击球过程进行深入分析，建立简单有效的动力学模型，为球员训练提供理论依据。方法 根据冲量矩理论，对多刚体铰接模型进行动力学分析，获得关于棒球击出速度的封闭线性方程组；通过求解得出数值解。结果 (1)通过计算得到棒球击出速度与不同初始球、棒速度的关系；(2)铝质球棒击出速度远大于木质球棒；(3)恢复系数对棒球击出速度影响较大，对击球甜区和碰撞中心位置无影响。结论 利用动力学方程得出了各种条件下的棒球击球过程的数值结果，所得数值与参考文献中的实验数据一致，证明了动力学分析的正确性；分析过程简单，教练员和球员易于理解，可直接应用于棒球训练的理论指导。

摘要:目的 比较猪、小牛与人颈椎功能节段的生物力学，确定猪与小牛颈椎是否适合在脊柱体外研究中替代人的脊柱标本。方法取12具1岁龄，60~80 kg猪龄颈椎（颈0-胸1），12具1周龄，40~50 kg小牛的颈椎（颈0-胸1）。12具标本分成两组，一组6具被分成C2-C3，C4-C5，C6-C7；另一组被分成C3-C4，C5-C6。每个功能节段（C2-C3，C3-C4，C4-C5，C5-C6，C6-C7）分别测试。连续测试前屈后伸、旋转、侧弯上的活动范围和中性区，并同已发表的人体颈椎活动度进行比较。结果中性区：在旋转和前屈后伸方向上，小牛和人颈椎的中性区比较相近，但远大于猪颈椎的中性区；在左右侧弯方向上，猪C2-C3为人的中性区69.7％，猪C6-C7约为人的中性区60.4％，余节段均相差较大；小牛颈椎与人颈椎在C2-C3上十分相近，余节段也相差较大。活动范围：在前屈后伸和左右侧屈上，猪与人颈椎的活动十分相近，均远小于小牛颈椎的活动度，约为其的50％；在旋转方向上，猪C2-C3约为人的69％，余节段均小于人颈椎；小牛颈椎远大于人颈椎，最相近的为C4-C5上，相差3.5°。结论猪的C2-C3，C6-C7的生物力学可以替代人颈椎进行各种方向生物力学实验；小牛颈椎的活动度普遍大于人，小牛C2-C3，C3-C4的生物力学同人比较相似。

摘要:目的 探讨膝内侧髌股韧带（MPFL）重建术中股骨隧道定位变化对移植物等距特性的影响。方法 取10具正常成年人新鲜膝关节标本，分辨出MPFL股骨端及髌骨端止点中心O，分别在股骨止点上取收肌结节中点（A）、股骨止点的近点（B）、中点（C）、远点（D）以及股骨内上髁中点（E）5个测试点，测量膝关节屈曲0°、30°、60°、90° 、120°时各测试点长度的变化。结果 比较各测试点的长度变化发现，其中收肌结节（A）、股骨止点的近点（B）这两点长度变化较小，且最大值均不超过3 mm。其中对AO和BO进行两两比较，发现无显著性差异（P>0.05）。结论 在MPFL重建时应尽量以其股骨端止点的上缘（即近点）为中心建立隧道，根据需要可适当向收肌结节侧偏移。

摘要:近年来双种植体在单牙缺失修复中得到越来越多应用,它具有抗旋转、抗折、分散应力、减少骨吸收、提高修复成功率等优点。双种植体生物力学研究能解决种植体周围应力集中、骨质吸收程度等临床应用问题，并且有助于制定一个模拟天然牙根分叉的双种植体修复标准，规范双种植体修复技术，于临床推广应用有重要意义。本文从双种植体的临床应用、生物力学与生物学特性以及优点等方面对双种植体相关研究进行综述。