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摘要:腹主动脉瘤（abdominal aortic aneurysm, AAA）是腹主动脉局部呈肿瘤状扩张的血管疾病。如果不及时治疗，持续扩张的AAA将最终破裂，具有极高的死亡率。近年来，生物力学方法被广泛地应用于AAA临床破裂风险的评估预测中。相关研究成果也极大地增进了对于AAA病理机制的理解。首先讨论基于腔内血栓和AAA的生物力学测试方法，全面了解血栓及动脉瘤组织的多种力学特性以及力学特性变化对AAA在病理环境下生长及结构重建的影响；回顾一系列运用实验和计算生物力学手段预测AAA破裂风险的代表性研究成果，具体包括有限元分析AAA的管壁应力分布、评估破裂风险指数和判断破裂发生的具体位置等方面；重点阐述AAA中血栓的老化所导致的微观结构变化，并总结AAA生物力学研究的现状和未来挑战。

摘要:生物力学对损伤组织修复的影响及调控研究方兴未艾。组织修复与再生医学的发展为生物力学的研究提供了新平台，而生物力学则成为推动组织修复与再生医学发展的重要因素。对《医用生物力学》2016年第5期发表的“生物力学与组织修复”专栏论文进行简要的分析、述评，同时对该领域的研究进行回顾和展望。

摘要:目的 研究鸦胆子苦醇对类风湿关节炎（rheumatoid arthritis, RA）成纤维样滑膜细胞（fibroblast-like synoviocytes, FLS）细胞骨架力学性质的调控以及对RA FLS侵袭行为的影响。方法 细胞骨架染色法检测鸦胆子苦醇对RA FLS细胞骨架力学性质的调控；Transwell小室法检测鸦胆子苦醇对RA FLS细胞骨架的调控和对RA FLS侵袭行为的影响；酶谱和Western blotting法检测鸦胆子苦醇对RA FLS中MMP-2、MMP-3表达的影响。结果 通过细胞骨架染色并在显微镜下观察发现，鸦胆子苦醇可显著减少RA FLS伪足数量的产生，通过调节细胞骨架网络的力学性质抑制细胞的运动能力，鸦胆子苦醇可抑制RA FLS的侵袭并能下调MMP-2、MMP-3的表达水平。结论 鸦胆子苦醇能调节RA FLS的细胞骨架的力学性质并抑制细胞的侵袭行为，同时鸦胆子苦醇可通过降低MMP-2、MMP-3的表达抑制RA FLS的侵袭。研究结果为进一步开发治疗RA的新药物提供了相应实验依据。

摘要:目的 探究流体剪切力（fluid shear stress, FSS）对喉鳞癌Hep2细胞发生上皮-间充质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）的影响。方法 对Hep2细胞加载140 mPa的FSS，观察不同时间点细胞的形态学变化；划痕实验检测力学加载后Hep2细胞迁移能力的变化；共聚焦显微镜下观察细胞骨架蛋白F-actin的分布；Western blotting检测EMT相关蛋白的表达。结果 FSS力学加载后，Hep2细胞形态由多边形向梭形转变，撤销FSS后，细胞恢复初始的多边形；Hep2细胞迁移能力的增加依赖于FSS加载时间。FSS促使细胞骨架蛋白F-actin重排，从而增强Hep2细胞的迁移行为。FSS使Hep2细胞EMT标志蛋白发生了时序性变化。结论 FSS是诱导Hep2细胞发生EMT的一个重要物理因素。

摘要:目的 研究溶血磷脂酸（lysophosphatidic acid, LPA）对肝癌细胞MHCC97H迁移行为的影响，并探究其相关的分子机制。方法 采用Transwell法检测LPA处理后MHCC97H细胞迁移的变化情况，并通过Rho相关蛋白激酶（ROCK）抑制剂Y-27632检测ROCK信号通路在其中的作用，利用免疫荧光染色和免疫印迹法检测LPA对MHCC97细胞骨架F-actin表达的影响，通过原子力显微镜检测LPA作用后MHCC97H细胞弹性模量的变化。结果 LPA显著促进MHCC97H的迁移，ROCK抑制剂Y-27632可阻断LPA诱导的MHCC97H细胞迁移。LPA上调MHCC97H中F-actin的表达，减小MHCC97细胞的弹性模量。结论 LPA可能主要通过ROCK/F-actin通路降低肝癌细胞MHCC97H的硬度，从而促进其迁移行为。

摘要:目的 评价目前主要防粘连产品对腹壁肌肉愈合的影响，为临床使用防粘连产品提供指导。方法 实验使用成年SD大鼠，除假手术组外，对大鼠盲肠及相对腹壁肌肉制造损伤，然后不使用（粘连组）或使用不同防粘连产品覆盖损伤处，手术14 d后，检测大鼠腹壁肌肉力学性质和组织学特征，评价损伤肌肉愈合程度。结果 聚乳酸医用膜组和医用聚乙二醇小檗碱液组腹壁肌肉愈合侧的最大抗张力和刚度均与正常侧相近（P>0.05）；医用几丁糖组和Seprafilm组愈合侧的最大抗张力明显低于正常侧（P<0.05），刚度则不存在显著差异（P>0.05）；粘连组和医用透明质酸钠凝胶组腹壁肌肉愈合侧的力学性质明显小于正常侧（P<0.05）。HE染色显示，医用透明质酸钠凝胶、聚乳酸医用膜和医用聚乙二醇小檗碱液组血管增生较多;透明质酸钠凝胶组的纤维结构松散，炎性细胞浸润不均匀，其他产品组炎性细胞浸润充分，且纤维形成致密。结论 聚乳酸医用膜和医用聚乙二醇小檗碱液促进腹壁肌肉愈合的能力优于医用透明质酸钠凝胶、医用几丁糖和Seprafilm。

摘要:目的 通过对鱼骨型微流控芯片进行模拟仿真与优化，实现癌症患者外周血中循环肿瘤细胞的高效捕获。方法 用Fluent 15.0软件对细胞在微流控芯片中的流动进行建模仿真，通过MATLAB编程统计芯片在不同结构参数（鱼骨宽度、鱼骨间隙、鱼骨高度、通道高度）、液体流动方向与流速等条件（共计250个条件）下所有细胞可被捕获的位置数目，预测细胞捕获效率，并进行实验验证。结果 在鱼骨宽度75 μm、间隙125 μm、鱼骨深度70 μm、通道深度30 μm、流体正向且流速1 mL/h的条件下，鱼骨芯片可以达到最高的细胞捕获效率。结论 通过计算流体动力学方法对在不同芯片中的细胞捕获进行模拟，利用MATLAB建立捕获效率的统计模型并进行优化，快速筛选出可获得细胞高效捕获的参数组合，并通过实验，对优化的芯片参数进行验证，实现了循环肿瘤细胞的高效捕获。

摘要:目的 研究血管内皮细胞（endothelial cells，ECs）直接感受低切应力（low shear stress，LowSS）刺激后分泌类胰岛素生长因子-1（insulin-like growth factors，IGF-1）影响血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）增殖这一过程中microRNAs（miRs）的作用。 方法 用平行平板流动腔系统对ECs施加1.5 Pa正常切应力（normal shear stress , NSS）和0.5 Pa低切应力（low shear stress, LowSS），Real-time PCR检测VSMCs的miRs变化。用miRs预测网站预测miR-133b靶基因并验证。Western blotting检测核糖核酸结合蛋白1 (polypyrimidine tract binding protein 1，Ptbp1) 和N-myc下游调节基因1 (N-myc downstream regulated 1，Ndrg1) 的蛋白水平变化。EdU流式检测miR-133b对VSMCs增殖的影响。 结果 IGF-1静态刺激后，VSMCs的miR-133b和miR-378a表达上升。LowSS条件下，VSMCs的miR-133b表达显著上升，miR-378a表达无明显变化。下调VSMCs的miR-133b表达，Ptbp1、Ndrg1的mRNA水平均显著升高，上调VSMCs的miR-133b的表达，Ptbp1、Ndrg1的mRNA和蛋白水平显著降低，并且显著促进VSMCs增殖。 结论 在LowSS条件下 ECs分泌IGF-1可能通过调控联合培养VSMCs的miR-133b和靶基因Ptbp1和Ndrg1促进VSMCs增殖。研究结果为心血管疾病治疗提供了一个新的潜在靶标。

摘要:目的 观察大鼠正畸牙移动牙槽骨的改建及叉头框蛋白O1（forkhead box O1, FOXO1）的表达改变，初步探讨FOXO1在正畸力介导的牙槽骨改建中的作用。方法 构建大鼠牙移动模型，左侧上颌第1磨牙在50 g力作用下近中移动。分别于牙移动1、3、7 d处死大鼠。通过HE染色及免疫组织化学法观察牙移动不同时间点第1磨牙根分叉区牙槽骨的改建及FOXO1的表达水平。结果 正畸力作用后，大鼠上颌第1磨牙不断近中移动。牙移动组根分叉区牙槽骨内破骨细胞较对照组明显增加，牙移动第3 d时破骨活性最强。加载正畸力后，根分叉区牙槽骨内活跃的成骨细胞逐渐增加，成骨活性增强；根分叉区牙槽骨内FOXO1主要表达于成骨细胞内，且随着成骨细胞的增加，FOXO1的表达逐渐增强。结论 正畸力介导了根分叉区牙槽骨的改建，FOXO1的表达改变可能与正畸牙移动骨改建相关。

摘要:目的 观察颈椎牵引在不同加载重量和牵引角度时颈部肌肉表面肌电（electromyography, EMG）信号的变化特点，并与AnyBody软件中颈椎建模仿真所得的相关肌肉力活性变化特点进行对比，验证仿真结果的合理性。方法 选取10例青年志愿者，行仰卧位颈椎牵引，JE-TB0810表面肌电仪测试颈部双侧胸锁乳突肌、斜方肌上部EMG信号，利用平均肌电值（average EMG, AEMG）和平均功率频率（mean power frequency, MPF）分析颈部EMG信号的变化规律。结果 斜方肌上部和胸锁乳突肌AEMG均随着加载重量和牵引角度的增大而增大，差异均具有统计学意义（P<0.05），斜方肌上部AEMG较胸锁乳突肌高，差异有统计学意义（P<0.05）；2对肌肉在不同牵引角度和加载重量下MPF比较，差异无统计学意义（P>0.05）；实验结果与颈椎牵引建模仿真所得斜方肌上部和胸锁乳突肌肌肉力活性特点相符。结论 仿真结果具有一定的合理性，临床上可根据颈部肌肉的兴奋程度和疲劳时间合理施加牵引重量，既达到治疗效果，也提高患者的舒适性，为颈椎牵引设备的进一步研制和改进提供重要的参考。

摘要:目的 研究微循环负载和其他生理结构的耦合关系，以构建合理的血流动力学模型。方法 在双向流-固耦合管道模型的基础上，进一步考虑微循环负载的影响，构建具有弹性管壁的长直管和多孔介质渗流负载的模型。根据负载条件和血管壁弹性的不同计算4个算例,入口条件为瞬态单脉冲速度入口，出口条件为自由出口。结果 管道内部压力处处保持在80~120 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）。从静止状态开始，流场通过增加储存血液总量的方式提高舒张压，最终稳定在生理指标。血管壁弹性模量增加时，血压为65~140 mmHg；而微循环阻力增加时，血压为128~166 mmHg，微循环负载在循环系统中起到了阻碍流动并重新分配血管内压力的作用。结论 在构建血流动力学模型时，必须考虑微循环负载及其耦合效应，特别对分析高血压等循环系统疾病的致病机制有重要的临床意义。

摘要:目的 研究维医沙疗对人体股动脉分叉血管血流动力学及受力的影响，进而揭示维医沙疗对人体股动脉血栓成因的作用机制。方法 在室内维医沙疗系统中对受试者进行维医沙疗，用飞利浦便携式彩色多普勒超声诊断仪分别测试受试者维医沙疗前后的股动脉血流速度峰值、内径和阻力指数(resistant index,RI),并进行统计学分析；重构股动脉分支的三维流-固耦合有限元模型，采用ANSYS workbench模拟计算维医沙疗前后流场的血流速度、压力、壁面切应力和股动脉壁的应力、应变、总位移。结果 维医沙疗后股动脉血流速度峰值的平均值和内径分别增大了32.43%和2.63%，RI降低了4.88%，股动脉血流速度峰值和RI维医沙疗前后差异均具有统计学意义（P<0.05），股动脉内径维医沙疗前后差异没有统计学意义（P>0.05）。维医沙疗后股动脉血流速度、压力和壁面切应力最大值分别增大29.91%、68.52%和46.55%;维医沙疗后股动脉壁的总位移、应力和应变最大值分别增大65.85%、45.45%和44%。结论 维医沙疗对加快血流速度、降低RI有显著影响，能增大股动脉血管内径，从而改善股动脉内血液的循环；并且维医沙疗后股动脉壁面切应力、血流速度、压力以及股动脉壁所受应力、应变和总位移有所增大，分叉处的高压力区域有所减少，维医沙疗对降低股动脉粥样硬化及血栓形成有一定的积极作用。

摘要:目的 探讨不同腓肠肌作用力变化对足跟痛生物力学机制的影响。方法 运用Mimics软件对临床计算机断层扫描足部图像进行三维实体模型重建，建立包括骨骼、软组织、韧带及足底筋膜的足部有限元模型。腓肠肌作用在足部上的作用力取人体半体重320 N的40%~90%，每隔5%半体重（即16 N）增加，并计算足底表面压力分布及峰值、足底筋膜应力等。 结果 足底表面压力分布主要集中在足跟处和跖骨头区域，足底足跟处压力峰值随着腓肠肌作用力的增加而减小，而足底前部压力峰值先减小后增大，在224 N（70%）时达到最小值。足底筋膜的应力随腓肠肌作用力的增加而增加。结论 腓肠肌作用力的改变对足底压力及足底筋膜应力产生显著的影响。有限元分析有助于对足部疾病病因病理的了解以及对腓肠肌松解术后生物力学结果预测，为治疗提供理论依据。

摘要:目的 针对传统膝关节辅具对人体下肢运动自由度限制的问题，为辅具提供一种顺应膝关节内外旋自由度的设计方案。方法 通过在辅具中增加双自由度铰链的设计释放内外旋自由度，设置佩戴具备和不具备双自由度铰链的双侧减压辅具实验组、未佩戴辅具对照组进行步态及力学实验测试。 结果 步态过程中，相比不具备双自由度铰链的辅具，具备双自由度铰链的辅具对膝关节内外旋运动的限制较小，且辅具可以为人体膝关节提供一定牵引力。 结论 顺应内外旋自由度的设计方案可以有效减少双侧减压辅具对膝关节运动的限制。

摘要:目的 研究长柄曲棍球与棒球球体的物理特性，探讨长柄曲棍球球体造成伤害的潜在风险。方法 实验球体为长柄曲棍球与棒球各12颗，检测前皆通过24 h环境控制，使球体温湿度一致，再进行长柄曲棍球与棒球球体质量、圆周、压缩值与恢复系数等物理特性的测量,以独立样本t检验比较长柄曲棍球与棒球的差异。结果 长柄曲棍球球体质量为(144.65 ± 0.29) g，圆周为(19.97 ± 0.02) cm，压缩值为(91.76 ± 1.23) kg，恢复系数为（0.633 ± 0.011）；棒球球体重量为（146.12 ± 0.45） g，圆周为(23.20 ± 0.06) cm，压缩值为(124.76 ± 1.68) kg，恢复系数为（0.528 ± 0.005）。长柄曲棍球的质量、圆周与压缩值均显著小于棒球，恢复系数则显著大于棒球（P<0.05）。结论 长柄曲棍球的物理特性虽符合国际标准规范，但长柄曲棍球与棒球一样都有造成严重运动伤害的风险。建议可依据年龄与技巧进行球体分级，给予不同等级的选手使用，以降低运动受伤风险。

摘要:骨的生长代谢由成骨细胞的成骨及破骨细胞的吸收共同控制，而成骨细胞在成骨过程中起主要作用。过载影响成骨细胞的增殖与分化，其加载方式、强度、持续时间等因素都可改变成骨细胞的生物特性，进而影响成骨细胞的功能活性。而过载引起成骨细胞应答的机制还处于探索阶段，需要进一步深入研究。大量实验证明，中药淫羊藿苷促进成骨细胞增殖及分化，一定浓度的淫羊藿苷对骨损伤修复起重要作用。综述骨细胞对过载刺激后的反应及淫羊藿苷对成骨细胞的损伤修复。

摘要:近年来，计算流体力学（computational fluid dynamics， CFD）被广泛应用于脑动脉瘤的基础和临床研究中，其研究方向涉及：① 动脉瘤的形成、生长机制和动脉瘤破裂的血流动力学危险因素，② 通过建立患者个性化模型，评估弹簧圈和支架置入后动脉瘤内流场的变化，评价血管内治疗的效果。从计算流体力学模型的建立、评估动脉瘤破裂风险的形态和血流动力学参数、血流动力学参数评估动脉瘤治疗的手术效果3个方面详细阐述近年来在脑动脉瘤的诊治中血流动力学研究的进展。