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摘要:目的 研究定向拉伸工艺对不同可吸收补片力学性能的影响，评价其作为肩袖损伤修复补片的潜力。方法 采用定向拉伸工艺制备聚乳酸基材料的可吸收补片，设定不同的定向拉伸温度（50～80 ℃）和拉伸比（0.5～4.3），研究不同参数对不同材料可吸收补片力学性能的影响，同时对其热性能、结晶性能和表面形貌进行表征。结果 定向拉伸温度和拉伸比可以调控可吸收补片的拉伸强度和拉伸应变、热性能、结晶性能和微观形貌。当拉伸温度分别为60、70、70 ℃，对应的拉伸比分别为3、3、4.3时，聚-L-丙交酯-乙交酯的共聚物（PLGA）、 聚-L-丙交酯-D,L-丙交酯的共聚物（PLDLLA）、聚-L-丙交酯-ε-己内酯的共聚物（PLC）最大拉伸强度分别为(74±7)、(97±6)、(107±8) MPa，大于犬类冈下肌腱的力学强度（40 MPa），但仅有PLDLLA补片的应变满足天然肩袖的柔韧性。结论 定向拉伸工艺可以提高可吸收补片的力学性能，PLDLLA补片具有增强肩袖撕裂的潜力。
摘要:目的 探讨微重力环境对MC3T3-E1成骨细胞分化的影响。方法 采用转录组测序技术（RNA-seq）观察微重力培养前后MC3T3-E1成骨细胞miRNA/mRNA表达谱变化，测序结果采用q-PCR验证。采用生物信息学方法进一步研究差异性表达的miRNA/mRNA。结果 与对照组（CON）相比，模拟微重力组（SMG）共有160条miRNA和1 912个mRNAs发生显著改变；根据生物信息学结果，筛选出10个关键性基因（3条miRNA、7个mRNA），其中miR-9_6666-5p为微重力敏感miRNA,可能在微重力环境下成骨细胞分化过程中起到重要的作用。结论 在微重力环境下，成骨细胞分化受到抑制可能与miRNA/mRNA表达谱的改变有关 。研究结果将有助于深入理解miRNA与mRNA在微重力环境下调控成骨分化与骨生成的分子机制。
摘要:目的 在流体剪切应力条件下，探究力学微环境对嗜中性粒细胞在活化血小板上滚动黏附的影响。方法 实验在平行平板流动腔中进行。流动腔底板通过吸附vWF-A1而功能化，黏附于功能化底板的血小板通过灌注PBS施加1 Pa壁面剪切应力（wall shear stress, WSS）刺激，力学刺激时间分别为0、2.5和7.5 min。利用高速摄像机观察和记录WSS=50 mPa条件下白细胞在活化血小板上的滚动黏附行为，提取黏附事件数、细胞拴缚停留时间及滚动速度等参数。结果 中性粒细胞能特异性的结合到vWF-A1介导的稳定黏附于流动腔底部的血小板上；白细胞在血小板上的拴缚停留时间不依赖于力学刺激，但力学刺激会显著促进白细胞在血小板上的黏附，降低白细胞在血小板上的滚动速度。结论 力学刺激血小板将显著提高血小板捕获循环白细胞的能力，促进白细胞在血小板上的滚动黏附。
摘要:目的 探讨周期性张应变力学刺激对血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）与血小板微体（platelet-derived microparticles, PMPs）黏附能力的影响，以及黏附的PMPs对VSMCs自噬的调控作用。方法 应用 FX-5000T 张应变加载系统，对体外培养VSMCs施加5%幅度的生理性张应变和15%幅度的高张应变；应用流式细胞术检测不同张应变作用的VSMCs与PMPs的黏附；免疫荧光检测PMPs刺激24 h后自噬标志分子微管相关蛋白轻链3（autophagy microtubule associated protein light chain 3，LC3）的表达水平；Western blotting 检测PMPs刺激24 h后VSMCs自噬相关蛋白（autophagy related protein，Atg）的表达水平。结果 与5%生理性张应变加载相比，15%高张应变加载24 h能显著增强VSMCs与PMPs的黏附水平，提示高张应变促进PMPs与VSMCs的黏附。免疫荧光和Western blotting结果显示，PMPs刺激可显著上升VSMCs中自噬标志蛋白LC3表达，同时Western blotting 检测到PMPs刺激后Atg5、Atg7、Atg12蛋白表达水平显著上升。结论 高张应变可以促进VSMCs黏附PMPs，黏附的PMPs可能通过增加Atg5、Atg7、Atg12、LC3表达，从而增强VSMCs自噬。
摘要:目的 研究正畸力和动态咬合力作用下牙槽骨内的液体流动情况，为阐明牙槽骨结构重建的调控机理提供基础数据。方法 构建正畸牙齿移动的大鼠动物模型，利用micro-CT技术扫描并三维重建得到牙齿-牙周韧带-牙槽骨整体及第1磨牙近中牙根根尖及颈缘处牙槽骨的真实几何结构。计算正畸力或咬合力作用下牙槽骨的应变分布，并以此为基础，利用流固耦合的数值模拟方法，分析咬合与正畸加载下不同位置处牙槽骨内液体的流动情况。结果 正畸及咬合力作用下，牙槽骨内液体流速主要分布在0～10 μm/s，流体剪切应力（fluid shear stress, FSS）主要分布在0～10 Pa，高流速及高FSS出现在孔隙内的固液交界面上。根尖处牙槽骨表面FSS水平高于颈缘处牙槽骨。结论 正畸力及咬合力的联合作用在牙槽骨不同位置引起不同水平FSS，进而可能刺激牙槽骨骨小梁表面的细胞发生响应，并最终调控牙槽骨结构重建和发生正畸牙移动。研究结果可为牙齿正畸的临床治疗提供理论指导。
摘要:目的 分析微重力环境下穿戴模拟重力服对人腰椎间盘的生物力学影响。方法 基于健康成年志愿者CT影像，建立人L4～5脊柱有限元模型。在腰椎有限元模型空载荷以及加载4 h 400 N轴向载荷基础上，分别模拟微重力环境下无干预和穿戴模拟重力服对腰椎间盘的生物力学影响。结果 微重力环境下，人腰椎间盘中心孔压、径向位移和含水量随时间推移而增大。微重力环境穿戴模拟重力服情况下，72 h后腰椎间盘中心孔压、轴向应力、径向位移和含水量与无干预组相比均有减小。结论 微重力环境下，穿戴模拟重力服了在一定程度上可帮助宇航员对抗微重力造成的对脊柱的不利影响。
摘要:目的 基于人体膝关节CT和MRI图像建立前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）断裂和正常膝关节三维实体模型，采用有限元方法研究ACL断裂膝关节在不同屈膝角度对植入假体生物力学性能的影响。方法 结合临床单髁置换手术方案植入第3代牛津单髁（Oxford Ⅲ）假体，其中胫骨假体后倾7°，建立膝关节屈曲0°、30°、60°、90°和120°单髁置换的三维有限元模型，在股骨中心点上施加1 kN压缩载荷，分析5种屈膝角度下股骨假体、半月板衬垫、胫骨假体的应力分布情况。结果 膝关节ACL断裂组与正常组在5种屈膝状态下，半月板衬垫的最大主应力在ACL断裂组与正常组之间最大相差幅度为62.5%，在0°、30°、60°和120°屈膝状态下ACL断裂组最大应力均大于正常组；股骨假体在ACL断裂30°时的最大应力明显增加，其余4种屈膝状态下应力的最大增幅为60.81%；胫骨假体在5种屈膝状态下ACL断裂组最大应力比正常组分别增加了19.07%、36.78%、25.69%、-4.38%、51.19%。当 ACL 断裂后，除屈膝90°外半月板衬垫和胫骨假体上的均布应力均大于正常组，在屈膝30°和120°时对半月板衬垫的磨损较大。结论 单髁置换假体的应力分布随膝关节屈曲角度和ACL功能的变化而存在差异，ACL断裂组应力整体趋势大于ACL正常组，且应力集中于内侧区域，在屈膝120°时应力最大，磨损最为明显。研究结果为临床膝关节ACL断裂单髁假体置换的手术方案和半月板假体的优化设计提供理论依据。
摘要:目的 研究应力对新型镁合金骨钉体外降解速率的影响。方法 根据逆向建模方法建立胫骨骨折三维模型设计体外降解实验装置，用有限元计算得到的骨钉应力分布加载实验载荷，有效提高实验的准确性及效率。实验共分为4组，A组作为对照组不加力，B、C和D组分别施加150、250、350 N轴向压力，研究不同力学环境对骨钉体外降解速率的影响程度。将应力分布与体外降解实验结果结合，得到应力与新型镁合金骨钉体外降解速率的变化曲线。结果 体外降解实验表明，A组失重最小，产生氢气最少，平均降解速率为（0.315±0.005） mm/年；有应力组随着施加载荷的增大，失重、产氢量逐渐增加，B、C、D组平均降解速率分别为（0.379±0.006）、（0.469±0.007）、（0.547±0.009） mm/年。结论 新型镁合金骨钉在力学环境中进行降解时，骨钉所受的应力越大，其降解速率越快；得到新型镁合金骨钉所受的最大应力与平均体外降解速率之间的关系曲线，为镁合金骨钉的选材、设计及临床应用提供数据支撑和理论指导。
摘要:目的 建立基于人体解剖学结构的精细化头颈部有限元模型，研究不同后碰撞速度下颈部损伤。方法 该模型以人体头颈部CT扫描图像为基础，利用Mimics进行三维骨重建，通过HyperMesh完善颈部三维实体韧带、小关节等组织，并进行网格划分。生成的模型包括头部、8节椎骨（C1～T1）、6个椎间盘（包括纤维环、髓核和上下软骨终板）、小关节（包括软骨和关节囊韧带）、韧带、肌肉等结构，最后在有限元后处理软件中完成模型验证与后碰撞计算。结果 分别对模型进行轴向冲击、前后屈伸和侧屈模拟并与实验数据对比，验证模型的有效性，并进行速度为20、40、60、80 km/h后碰撞计算。在20 km/h速度下，颈部无损伤出现，在40、60、80 km/h速度下，最早出现损伤的都是韧带。随着速度增加，颈部各组织受力不断增大。速度为80 km/h时，颈椎的密质骨、松质骨和纤维环最大应力分别为226.4、11.5、162.8 MPa，当韧带应变达到极限时，开始出现撕裂。结论 所建头颈部有限元模型具有较高的生物仿真度和有效性，可用于交通事故中颈部损伤分析的研究，在一定程度上有助于颈椎损伤的诊断、治疗和预防。
摘要:目的 应用肠系膜脱细胞基质制备生物膜支架，探讨其理化特性和生物学特性。方法应用反复冻融肠系膜组织后，将肠系膜置于胰蛋白酶消化脱肠系膜脱细胞，并分为肠系膜基质组（A组）和去细胞肠系膜基质组（B组），通过HE染色、电镜、DNA检测、细胞毒性实验、拉伸力学测试，检测两组肠系膜基质的理化特性；制备覆膜支架，植入兔髂血管，术后1周、1月、2月超声检测血管血流情况，血管取材病理检测。结果 HE染色、电镜检测结果表明，B组基质组织疏松，纤维排列较整齐，未见细胞存留；DNA检测结果表明，B组DNA表达水平低，脱细胞较彻底；CCK-8细胞毒性实验检测结果表明，两组均无细胞毒性；FDA-PI荧光染色结果表明，两组细胞存活良好，未见死亡细胞；拉伸力学测试结果表明，两组最大拉伸力、最大力伸长率、屈服强度、屈服点伸长率差异无统计学意义；脱细胞肠系膜支架植入兔血管后超声检测两组早期通畅性良好，支架植入2月内皮增生较明显。结论 冻融和酶消化法脱肠系膜细胞，肠系膜基质去除细胞彻底，无细胞毒性，力学特征良好；肠系膜支架植入血管后早期通畅性良好，2月后内皮增生明显。
摘要:目的 分析牙科即刻种植中不同螺纹形态和螺纹深度种植体周围骨质应力分布情况，为种植体的设计和选择提供依据。方法 利用Geomagic Studio、SolidWorks和ANSYS Workbench建立下颌骨骨块、种植体及下颌磨牙简化模型，施加垂直载荷和斜向载荷，观察不同螺纹形态和螺纹深度的种植体及其周围骨组织应力分布情况。结果 垂直载荷作用下，种植体、皮质骨、松质骨应力峰值变化范围分别为120.51～129.63 MPa、9.94～13.25 MPa、3.92～8.01 MPa，V形、矩形、支撑形、反支撑形种植体周围皮质骨在螺纹深度0.40～0.45 mm范围内应力变化平稳；斜向载荷作用下，种植体、皮质骨、松质骨应力峰值变化范围分别为220.23～286.51 MPa、33.39～45.08 MPa、4.96～12.5 MPa。螺纹深度为0.45 mm，V形、支撑形、反支撑形种植体应力最小。结论 V形、支撑形、反支撑形螺纹种植体选择螺纹深度为0.45 mm，矩形种植体选择螺纹深度0.40 mm，呈现出较好的生物力学特性。
摘要:目的 研究重力水平对步态行走时下肢关节运动的影响规律。方法 设计一种可随动悬吊式低重力模拟装置用于不同重力水平的模拟，利用运动捕捉系统和三维测力台对12名受试者在正常重力（1 G）、火星重力（1/3 G）及月球重力（1/6 G）下步态行走时下肢关节运动参数进行测量。结果 重力水平降低后，髋、膝关节矢状面的活动范围显著减小（P＜0.01），踝关节矢状面的活动范围显著增加（P＜0.05），1 G重力下髋、膝关节、踝关节矢状面的活动范围分别为45.2°、67.7°、32.5°，1/6 G重力下髋、膝、踝关节矢状面的活动范围分别为25.1°、50.8°、42.4°。低重力环境下，下肢关节在矢状面上的关节力和力矩明显减小（P＜0.01）。结论 本研究得到的低重力下步态行走规律与以往使用跑步机得到的研究结果大体相同。航天员在地面可以使用跑步机在低重模拟装置的帮助下开展针对性的月面行走训练。
摘要:目的 获取不同年龄段人群正常行走时足底压力的动力学参数，为设计制作不同年龄段鞋垫和运动鞋提供理论依据，最大程度减小足部发生损伤的风险。方法 使用Footscan测力平板对4个年龄段120名受试者（20~30、30~40、40~50、50~60岁男女各15名）足底压力峰值、压强峰值进行测试。结果 足底压力峰值随着年龄增长不断变化，大部分呈上升趋势，只有在第1趾骨区域随着年龄的增长压力峰值逐渐减小，第1趾骨区域女性足底压力峰值在逐渐减小；大部分受试者第2、4拓骨头受力明显高于第1、5跖骨；50~60岁年龄段男性第2跖骨压力峰值也明显大于20~50岁年龄段人群（P<0.05）。随着年龄增长，仅仅第1趾骨压力峰值逐渐减小，其余区域均呈现增长现象；压强峰值有显著变化，尤其以第2、3跖骨变化最大，呈上升趋势（P<0.05）。结论 人体足底各分区的压力、压强随着年龄增长并非一成不变，找出每个年龄段人群足底压力特点，制定相应的运动鞋，才能更好发挥运动鞋的功能。
摘要:润滑素在肌骨系统各组织如关节软骨、肌腱、滑膜等中广泛表达，其表达与肌骨系统组织结构以及病理状态紧密相关。润滑素在肌骨系统中表现出生物润滑、防止黏连、抑制滑膜细胞增殖和调节炎症等重要功能，对组织损伤修复有重要作用。总结润滑素的表达、调控、结构及其在肌骨系统损伤修复中的作用，为进一步探究润滑素在肌骨系统中的功能和机理以及为肌骨系统损伤的临床治疗提供理论依据。
摘要:包括心脑血管疾病和下肢外周血管疾病在内的血管病严重威胁着人民生命健康，挤压疗法的出现对有效地预防和治疗这些血管病具有重要意义，其临床效果已经得到许多研究成果的证实。挤压疗法是一类通过挤压装置实现的无创物理疗法，典型的挤压治疗装置有：用于治疗多种缺血性疾病的体外反搏装置、用于治疗多种下肢外周血管疾病的间歇气动加压装置、用于治疗深静脉血栓等的逐级加压袜等。总结这几种典型的挤压疗法及其在心脑血管病和下肢外周血管病中的临床应用，并对其优势与局限性进行相应的分析，探讨开展生物力学研究的必要性和意义。
摘要:综述国内外有关运动性疲劳的研究文献，对运动性疲劳诱导方案、下肢生物力学特征及其与损伤关系进行总结。现阶段，实验室条件下诱导运动性疲劳主要可分为传统型疲劳方案和功能型疲劳方案两种，传统型疲劳方案的模型主要有功率自行车、跑台及台阶实验模型等；功能型疲劳方案更贴近运动实际或比赛中所发生的情况，通常表现为多运动平面相结合的运动形式。此外，对运动性疲劳的生物力学评价主要从运动学、地面反作用力、关节力矩、肌电图指标等方面展开，不同疲劳方案会对研究结果产生影响。未来的研究中需要考虑将疲劳诱导方案和评价指标进行标准化，以便将不同疲劳方案的诱导效果进行比较，为疲劳方案选择提供参考；同时，针对具体动作结构特征，更多地关注不同疲劳方案诱导后大脑-神经活化反馈及肌肉-骨骼激活效应的内在联系，理解不同疲劳方案间的生物力学机制差异，更深层次地探讨疲劳对运动损伤的影响。
