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2021年第36卷第1期文章目次

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    • 1  目录
    医用生物力学编辑部
    2021, 36(1).
    [摘要](232) [HTML](0) [PDF 392.72 K](1001)
    摘要:
    2  封面
    医用生物力学编辑部
    2021, 36(1).
    [摘要](174) [HTML](0) [PDF 1.62 M](864)
    摘要:
    3  基于3D打印的骨盆肿瘤“三位一体”个性化治疗模式专家共识
    艾松涛，蔡郑东，陈飞雁，戴尅戎，董扬，富灵杰，郝永强，华莹奇，姜闻博，梅炯，沈宇辉，孙伟，万荣，王毅超，王志伟，魏海峰，武文，肖建如，严望军，杨兴海，张春林，张伟滨
    2021, 36(1):1-5.
    [摘要](858) [HTML](0) [PDF 1.30 M](947)
    摘要:
    骨盆邻近区域解剖复杂，有消化、泌尿、生殖等脏器及重要血管、神经，因此，骨盆肿瘤精准切除及切除后骨缺损精准重建极为困难。医学3D打印技术的发展为骨盆肿瘤的精准切除和个性化重建提供了新思路。3D打印个性化病变模型、截骨导板和重建假体“三位一体”在骨盆肿瘤切除与保肢重建中的应用，取得了良好的临床效果。但目前缺乏针对3D打印个性化骨盆肿瘤模型、截骨导板和重建假体设计、制备流程及应用的规范性指导标准，制约了其推广应用。本共识的制定旨在为基于3D打印的“三位一体”个性化治疗模式在骨盆肿瘤保肢重建中的应用提供规范性指导。
    4  冠脉可降解支架介入的血管力学特性数值模拟与实验研究
    丁皓，张迎，刘雨佳，施春迅，聂智超，刘浩宇
    2021, 36(1):6-13.
    [摘要](320) [HTML](0) [PDF 7.25 M](896)
    摘要:
    目的 探究可降解支架在动态降解过程中，血管应力变化对内皮功能恢复以及血管再狭窄抑制作用的影响。方法 拟合超弹性血管本构关系的材料参数，通过数值模拟计算支架介入前以及动态降解过程中血管内膜应力分布；采用体外培养实验，设置硅胶腔体拉伸率分别为0%、5%、10%、15%，模拟不同降解阶段的力学环境，探究不同拉伸率下对内皮细胞生长状态的影响。结果 支架完全降解后，血管内膜周向应力、应变恢复到0.137 MPa、5.5%，与支架介入前生理参数（0.122 MPa、4.8%）接近；体外实验表明，在0.1 MPa周向应力、5%应变条件下，内皮细胞成活率最高，能实现全部黏附生长。结论 支架随降解进程的发生，内膜周向应力、应变恢复到接近生理参数范围，促进内皮细胞的生长，完整内皮功能的维持有效抑制了血管再狭窄进程。结果可为研究冠脉介入治疗血管再狭窄问题提供理论依据和实验平台。
    5  支架作用下主动脉血管壁应力分析
    杨帅星，张明，戴向晨，薛玉国，刘浩飞
    2021, 36(1):14-21.
    [摘要](311) [HTML](0) [PDF 17.97 M](887)
    摘要:
    目的 利用有限元方法模拟主动脉覆膜支架与考虑残余应力的主动脉血管壁的耦合作用，研究支架对主动脉血管壁应力分布的影响。方法 采用应力驱动的主动脉各向异性生长模型，降低轴向和周向跨壁应力梯度，从而在理想化健康人双层主动脉模型中生成三维残余应力场；建立覆膜支架模型实现其虚拟植入；对覆膜支架作用下的主动脉血管壁进行应力分析。结果 残余应力场对应的主动脉张开角117.5°在正常范围内，残余应力的存在降低了血管壁在周向和轴向的跨壁应力梯度。支架作用下血管壁最大应力位于覆膜支架波峰与血管壁接触处。支架放大率为20%时，血管壁最大周向、轴向应力分别为412、132 kPa，面内切应力σrθ、σrz均为78 kPa。残余应力作用下，最大径向、周向与轴向应力分别下降14.9%、40.5%和33.8%，最大切应力σrθ、σrz和σθz分别下降2.5%、7.1%、27.0%。支架放大率从10%增加到20%，最大径向、周向与轴向应力分别增加316%、129%、41%，最大切应力σrθ、σrz和σθz分别增加661%、450%、466%。结论 残余应力有效降低了血管壁应力梯度。残余应力和支架放大率对血管壁的应力分布及最大应力有较大影响。
    6  磁热复温对玻璃化保存脐动脉力学特性的影响
    董一霖，胥义，臧传宝，刘峰
    2021, 36(1):22-29.
    [摘要](199) [HTML](0) [PDF 9.53 M](832)
    摘要:
    目的 探究磁热复温对玻璃化保存的脐动脉组织形态以及生物力学特性的影响。方法采用磁热方式对玻璃化保存的脐动脉进行复温，与传统水浴复温方式进行对比，分析溶液体系内的温度分布及热应力，并通过对脐动脉进行组织染色及力学测试评价复温效果。结果 与水浴复温相比，通过磁热复温产生的温度梯度和热应力较小，可以有效减小复温阶段热应力损伤，实现快速均匀的复温；磁热复温可以有效避免脐动脉出现断裂和微裂纹现象，并且复温后脐动脉细胞外基质、胶原纤维、弹性纤维以及肌纤维等结构分布均匀，可以较好地保存脐动脉的宏观和微观结构；采用水浴和磁热复温后的脐动脉均出现不同程度的硬化，其中后者弹性模量和极限应力与新鲜脐动脉无显著差异，具有相似的单向拉伸特性，表现出良好的弹性与韧性。结论 相比水浴复温，磁热复温方式可以有效减小复温阶段的损伤，保证脐动脉具有较好的宏观、微观结构和生物力学特性。研究结果为脐动脉等较大组织或器官的玻璃化保存提供重要依据。
    7  非自相似分层次结构对骨组织断裂力学性能分析
    李兴国，安兵兵，张东升，樊艳红，常超
    2021, 36(1):30-35.
    [摘要](183) [HTML](0) [PDF 3.65 M](941)
    摘要:
    目的 研究非自相似分层次结构对生物复合材料的断裂力学性质及裂纹在其中扩展的影响。方法 利用ABAQUS软件进行建模，采用扩展有限元法分别模拟矿物晶体长轴方向与矿化胶原纤维长轴方向夹角θ=0°、20°、40°、60°、80°时矿化胶原纤维束的刚度以及裂纹在其中产生和扩展情况。结果 当θ≤40°时，θ对材料刚度的影响很小；当θ>40°时，材料刚度随着θ增大而减小，其极限拉伸应变随着θ增大而增大。当θ>0°时，裂纹在增强项两侧蛋白质扩展过程中有不对称现象，矿物晶体长轴偏转的一侧裂纹相对更容易扩展。结论 生物硬组织材料中的非自相似分层次结构使得材料中的裂纹分布变得不均匀，故硬组织材料中的非一致排列现象可使得材料在外载荷作用下发生局部破坏而非灾难性脆断。研究结果可为材料设计提供理论支持。
    8  基于病理切片延髓-上颈髓三维有限元模型的建立及其损伤生物力学分析
    孟春玲，聂斌，尹一恒，马立鹏，王华伟
    2021, 36(1):36-40.
    [摘要](797) [HTML](0) [PDF 3.52 M](921)
    摘要:
    目的 基于标本病理切片数据,建立延髓-上颈髓三维实体模型，通过有限元分析获得延髓-上颈髓受齿状突压迫情况下应力、应变水平，为临床研究提供参考。方法 运用Mimics对切片数据进行处理，建立点云模型；运用SolidWorks对点云模型进行定位、编辑、优化，建立三维实体模型；运用HyperMesh建立有限元模型并运用ANSYS进行有限元分析。结果 建立具有明确灰质、白质界线以及白质纤维束质的延髓-上颈髓模型；得到不同压迫程度下白质和灰质的应力、应变水平以及应力-应变曲线。结论 结合标本病理切片和逆向工程能够建立具有灰质、白质清晰形态和结构的三维延髓-上颈髓模型；延髓-上颈髓受压时灰质的应力水平都小于白质，20%左右压迫程度是白质的临界状态，当病情发展超过临界状态时，白质生物力学性能可能失效，由此引起灰质损伤。
    9  基于ASTM F543-17标准测试的医用接骨螺钉旋动扭矩计算模型
    华子恺，叶华鑫
    2021, 36(1):41-47.
    [摘要](404) [HTML](0) [PDF 8.57 M](947)
    摘要:
    目的 研究医用接骨螺钉的旋动扭矩计算模型。方法 分析自攻型接骨螺钉在旋入过程中的3个主要阶段，对螺纹形成阶段的扭矩与扭转角进行力学建模与模拟计算；同时，根据ASTM F543-17（YY/T 1506-2016）标准的要求，对来自3个厂家的规格均为φ2.9×12接骨螺钉在不同等级聚氨酯实验块上开展螺钉体外旋入实验，将实验结果与计算结果进行比较分析。结果 理论模型所得与实验测得最大旋入扭矩偏差值分别为5、12 mN·m，小于实验测得扭矩的10%，在可接受的误差范围内。结论 所开发的接骨螺钉旋动力学计算模型能够模拟并预测研发与临床应用中的旋动扭矩，结合体外扭动实验，能够为接骨螺钉的研发与设计提供一种有效途径。
    10  前韧带加强修复结合螺钉固定用于下胫腓不稳的生物力学特性分析
    周金华，芮玉兰，张文玺，张文
    2021, 36(1):48-54.
    [摘要](159) [HTML](0) [PDF 3.41 M](1047)
    摘要:
    目的 建立踝关节骨折固定后遗留下胫腓前韧带损伤，用锚钉加强修复结合螺钉固定的有限元模型，比较其受力及变形情况。方法 选取1例正常男性青年志愿者踝关节CT图像，建立踝关节骨折固定后遗留下胫腓前联合损伤有限元模型，对损伤模型置入锚钉固定为实验组，使用螺钉固定为对照组。通过有限元分析计算，观察两组模型在各种载荷工况下的最大应力分布和最大变形情况。结果 在垂直载荷下，实验组变形均高于对照组6.8%，外旋载荷时变形增加22.6%，而内旋载荷时变形降低5.1%；在同级载荷下，对照组和实验组模型的最大应力峰值相差不大。因为锚钉固定的作用，实验组最大应力峰值由胫骨远端骨折固定的螺钉承担，而对照组由钢板和下胫腓联合螺钉的坚强固定承担。锚钉上的最大应力均分布在螺钉上，缝合线主要起到固定作用。结论 下胫腓螺钉及锚钉固定都能有效地治疗踝关节骨折固定后遗留下胫腓不稳，锚钉固定使得钢板上应力分散，在固定下胫腓的同时具有更大的踝关节形变能力，而且能避免断钉的风险。
    11  两点固定和三点固定治疗跟骨SandersⅢ型骨折的生物力学比较
    章浩伟，吕琳，刘颖，孙万驹，牛文鑫，倪明
    2021, 36(1):55-61.
    [摘要](201) [HTML](0) [PDF 5.90 M](913)
    摘要:
    目的 分析桡骨远端钢板两点固定治疗跟骨SandersⅢ型骨折的生物力学可行性。方法基于CT和MRI图像建立足踝部骨骼-肌肉的三维有限元模型。在验证其有效性的基础上，建立SandersⅢ型跟骨骨折模型，并通过桡骨远端钢板和跟骨钢板模拟两点固定和三点固定，比较两种固定方式的生物力学差异。结果 负重站立时，两点固定和三点固定模型的最大应力分别为324.70、407.90 MPa；两点固定和三点固定模型的最大位移分别为2.498、2.541 mm，前者在前后和垂直方向位移较大，但内外侧位移较小。两种模型的后关节面位移无显著性差异，Bohler’s角和Gissane’s角也在正常范围内。结论 桡骨远端钢板两点固定可以满足跟骨骨折治疗的稳定性需要，与传统钢板相比具有手术创伤小、整体应力分布更均匀、可以早期开展康复训练等优点，是一种值得推荐的治疗新方法
    12  锁定加压接骨板固定股骨近端假体周围骨折的生物力学分析
    伏治国，施耀华，翟羽，张曦，董启榕，张文
    2021, 36(1):62-67.
    [摘要](198) [HTML](0) [PDF 5.66 M](812)
    摘要:
    目的 评价锁定加压接骨板（locking compression plate，LCP）固定股骨近端假体周围骨折（periprosthetic proximal femur fracture，PPFF）的生物力学强度。方法 采用LCP和倒置股骨远端微创锁定接骨板（less invasive stabilization system，LISS）分别固定8对左、右配对的Vancouver B1型成人尸体PPFF标本，假体柄对应长度的股骨分别采用4枚双层皮质锁定螺钉固定（LCP组）和4枚单层皮质锁定螺钉固定（LISS组），骨折远端均采用4枚双层皮质锁定螺钉固定，两种接骨板使用锁定螺钉的螺孔距骨折端的距离相等。通过4点弯曲试验和扭转试验，对比分析两组的最大弯曲载荷、最大弯曲位移、抗弯刚度、最大扭矩、最大扭转角度和抗扭转刚度。结果 LCP组最大弯曲载荷、最大弯曲位移和抗弯刚度均大于LISS组，但差异无统计学意义（P＞0.05）。LCP组最大扭矩、最大扭转角度和抗扭转刚度均大于LISS组，差异具有统计学意义（P＜0.05）。结论 LCP抗扭转刚度明显优于LISS，对PPFF固定的力学稳定性更好。
    13  利用原子力显微镜探究食管组织纳米尺度下的硬度性能
    林承雄，刘纬，谢景阳，李炜
    2021, 36(1):68-72.
    [摘要](353) [HTML](0) [PDF 3.67 M](866)
    摘要:
    目的 利用原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）探究食管组织纳米尺度下的硬度性能。方法 以猪食管作为实验材料，借助AFM研究不同加载率、压入深度及停留时间下食管组织的硬度性能。结果 食管组织在纳米尺度下的硬度与加载率及压入深度呈现出强相关性，硬度随着加载率的增大而增大，而随着压入深度的增加而减小。食管组织硬度性能的差异性与食管组织的黏弹性及黏塑性相关，主要包括接触应力、能量转换及应变塑性梯度等。结论 实验结果对于临床诊断、手术操作及人工材料开发具有重要的意义，从微观尺度上揭示食管组织的力学性能变化规律。
    14  不同材料对双极高频电刀热应力场的影响
    高芳，崔海坡，黄嘉平
    2021, 36(1):73-78.
    [摘要](244) [HTML](0) [PDF 4.90 M](1144)
    摘要:
    目的 分析不同材料对双极高频电刀热应力场的影响规律。方法 对双极高频电刀工作过程中的热应力场进行系统的电热耦合仿真分析，研究304、316和317不锈钢以及Ti6Al4V 4种不同绝缘层材料和聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（PC）、尼龙6（PA6）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）4种不同电极材料对高频电刀绝缘层、电极、涂层以及心肌组织热应力场及热形变量的影响规律。结果 在连续通电2 s时间内，心肌组织的热形变量远高于高频电刀的各组成部件。从保护心肌组织角度出发，选择304不锈钢作为双极高频电刀的电极材料最佳。当绝缘层材料为PP时，心肌组织由热应力产生的热形变量最小，可以较好地保持组织的完整性。结论 高频电刀各组成部件的制作材料对其工作过程中的热应力场有重要影响，规律性分析结果可为高频电刀的研制提供指导。
    15  Power Arm在隐形矫治器联合微种植钉整体内收上前牙中的作用
    白煜，赵贺剑，杨富刚，曹猛
    2021, 36(1):79-84.
    [摘要](1861) [HTML](0) [PDF 2.85 M](2361)
    摘要:
    目的 探讨Power Arm在无托槽隐形矫治器（clear aligner，CA）联合微种植体支抗（micro-implant anchorage，MIA）整体内收上前牙中的作用。方法 建立CA联合MIA整体内收上前牙三维有限元模型，在尖牙或尖牙所对应矫治器上加入高6 mm的Power Arm，分析矫治器施力+尖牙150 g牵引力整体内收上前牙、矫治器施力+矫治器Power Arm 150 g牵引力整体内收上前牙、矫治器加力+尖牙Power Arm 150 g牵引力整体内收上前牙3种工况下上颌前后牙初始位移和最大牙周膜等效应力。结果 3种工况下，矢状向上，上中切牙的冠根位移差分别为129、129、133 μm，第1磨牙牙冠近移量分别为-23.3、-23.5、-26.8 μm；上中切牙和第1磨牙的最大牙周膜等效应力分别为48.4、72.6、40.0 kPa以及5.3、10.5、5.8 kPa。结论 尚不能证实在150 g牵引力作用下，高于牙槽嵴顶5 mm的微种植钉与尖牙或矫治器上6 mm高Power Arm牵引能够较直接在尖牙上牵引更有利于前牙的整体移动、后牙支抗保护和最大牙周膜应力的减小。
    16  3D打印表面多孔钛根形种植体的生物力学研究
    郭芳，黄硕，胡敏，王超，刘昌奎
    2021, 36(1):85-91.
    [摘要](675) [HTML](0) [PDF 9.06 M](1008)
    摘要:
    目的 探讨个性化表面多孔钛根形种植体的生物力学性能，为多孔根形种植体的设计及临床植入提供理论依据。方法 根据CT数据，运用3-matic软件设计表面多孔个性化根形种植体模型，并将其与下颌骨模型进行配准、网格划分和赋予材料学参数，负载200 N分析种植体最大应力及其周围骨的应力、应变。选择合适的临床病例微创拔牙后即刻植入种植体，并进行临床评价。结果 表面多孔个性化根形种植体的峰值应力主要集中在种植体实体结构和多孔结构的接触界面上，且实体、多孔结构最大应力分别为137.710、37.008 MPa，均小于其屈服强度。3D打印多孔根形种植体拔牙后即刻植入后初期稳定性良好，创伤小，力学传导与天然牙类似，简化了手术流程，缩短了治疗时间，患者满意度较高。结论 3D打印表面多孔根形种植体为拔牙后即刻种植开辟一种新的方法。
    17  利用有限元分析预警经阴道分娩瘢痕子宫破裂风险
    马新刚，于迎春，孟颜颜，贺磊
    2021, 36(1):92-95.
    [摘要](190) [HTML](0) [PDF 2.59 M](854)
    摘要:
    目的 应用有限元法分析瘢痕子宫受力与瘢痕厚度及位置的关系，研究瘢痕子宫破裂风险因素。方法 首先基于孕期为40周孕妇子宫尺寸应用SolidWorks建立瘢痕厚度和位置可变的子宫三维模型，然后在ANSYS软件中设置宫内压力，压力范围为4.83～23.9 kPa，计算子宫受力。结果 在宫缩过程中，最大应力位于子宫瘢痕处，瘢痕厚度低于3 mm子宫所受最大应力大于子宫抗拉强度；以3 mm作为子宫下体厚度界限，若测量厚度小于3 mm，子宫破裂应立即选择剖宫产，反之可以选择经阴分娩；当瘢痕厚度为3.0 mm时，子宫所受最大应力随着与子宫底距离的增加先减小后增大，在距离子宫底295 mm时子宫瘢痕处的应力最小；瘢痕距离子宫底为285～305 mm时，瘢痕所受极限应力小于其抗拉强度，选择顺产比较安全。结论 基于ANSYS有限元分析研究瘢痕子宫破裂风险因素，分析结果与临床资料相符，为临床中分娩方式的选择提供分析方法和理论指导。
    18  基于统计形状模型的三维足形状建模
    梅齐昌，高自翔，Justin FERNANDEZ，顾耀东
    2021, 36(1):96-101.
    [摘要](1273) [HTML](0) [PDF 4.49 M](1162)
    摘要:
    目的 构建足的三维统计形状模型（statistical shape model，SSM），揭示足形状的三维变化特征。方法 50名中国青年男性正常足数据用于三维统计形状建模，通过足面网格配准、点对齐及主成分(principal component，PC)降维分析等步骤，获得平均足形态及在各PC维度标准差等参数化的足形态。结果 通过PC降维分析，三维足型主要在长短及宽窄(PC1, 48.01%)、足弓高度及足背厚度(PC2, 11.38%)及大脚趾展收(PC3, 7.48%)等维度变化。结论 通过构建参数化的足三维SSM，可运用至基于该人群的鞋楦制作、鞋垫定制及临床足病快速诊断等应用。
    19  具有梯度模量的3D打印糖尿病鞋垫设计
    朱思尧，李涤尘，汤磊，孙畅宁，康建峰，赵宏谋，张言，王玲
    2021, 36(1):102-109.
    [摘要](255) [HTML](0) [PDF 9.80 M](1140)
    摘要:
    目的 以精准降低足底压力为目标，提出一种快捷、低成本的个性化糖尿病足部建模及鞋垫的设计方案。方法 通过对标准足骨模型进行缩放的方法，构建患者足部有限元模型，分析足部生物力学，并根据鞋垫模量和足底压力数学映射模型，建立具有梯度模量的个性化鞋垫三维模型。利用3D打印技术进行鞋垫制造，并开展实验验证。结果 采用缩放建模方法所建足部模型的有限元预测的相关力学指标与CT重建模型的结果基本接近，最大误差控制在15%以内。与穿戴普通鞋垫相比，使用个性化鞋垫后足底峰值压力有效降低约20%。该简化设计方案的时间和经济成本降低约90%。结论 该糖尿病鞋垫设计方案缩短设计周期，其中制备的个性化鞋垫有效精准降低足底压力，降低足部溃疡的风险，为个性化糖尿病鞋垫的推广提供技术基础。
    20  3-PH/R踝关节康复机器人的运动轨迹
    卢宗兴，魏湘文，蔡灿
    2021, 36(1):110-115.
    [摘要](199) [HTML](0) [PDF 2.58 M](1263)
    摘要:
    目的 研究3-PH/R踝关节康复机器人在不同轨迹下对关节及肌肉受力的影响。方法 分析3-PH/R踝关节康复机器人的运动学原理，将机器人模型简化后导入生物力学建模软件中，以踝关节康复机器人的实际运动轨迹作为模型驱动，比较在跖背屈、内外翻和章动3种不同运动轨迹下关节和肌肉的受力情况，并对3种运动轨迹进行相关性分析。结果 章动能同时满足跖背屈和内外翻的功能，并让踝部肌肉群得到充分锻炼；3种不同的康复轨迹的关节力最大相差0.3 N；不同的肌肉对于轨迹敏感度不同。结论 实现了3种康复轨迹作用下肌肉力和关节力的一个连续性动态分析，研究结果对脚踝康复机器人的临床应用和康复轨迹制定具有一定理论指导意义和临床参考价值。
    21  基于床垫动态压力检测的胸腹呼吸运动无束缚监测方法
    赵兴利，齐德瑄，刘今越，郭士杰
    2021, 36(1):116-121.
    [摘要](244) [HTML](0) [PDF 4.53 M](1243)
    摘要:
    目的 开发一种适用于日常居家使用的无束缚睡眠呼吸监测方法，实现睡眠呼吸暂停综合征（sleep apnea syndrome，SAS）及呼吸系统疾病的无束缚筛查。方法 提出一种基于床单式柔性压力传感器的无束缚胸腹呼吸监测方法，通过检测呼吸时胸部和腹部作用于床垫的动态压力获取呼吸信息。对10名健康受试者进行无束缚监测与胸腹呼吸带监测的对比实验，验证所提方法的有效性。结果 床单式柔性压力传感器可以检测呼吸时胸部和腹部作用于床垫的动态压力，并据此获取呼吸波形和呼吸率信息。其中，呼吸率与胸腹呼吸带的输出结果相同，而呼吸动态压力波形与胸腹呼吸带输出信号在相位上存在差异，该差异与受试者的睡姿和性别有关。建立胸式呼吸有限元模型，对呼吸运动的相位差异进行初步分析。结论 床单式柔性压力传感器可以无束缚监测呼吸时胸部和腹部运动，具有判别SAS类型的潜力。由于胸腹运动存在力学耦合关系，欲利用动态压力识别胸腹运动的相位差，进一步需进行解耦研究。
    22  跑者足部形态与足趾及跖趾关节屈肌力量的相关性
    张希妮，张燊，崔科东，肖松林，邓力勤，傅维杰
    2021, 36(1):122-128.
    [摘要](341) [HTML](0) [PDF 2.75 M](981)
    摘要:
    目的 探究坐姿及站姿下跑者足部形态与足趾屈曲力量和跖趾关节屈肌力量的相关性。方法 选取26名男性跑者，采用数显游标卡尺、跖趾关节屈肌力量测试仪、屈曲力量计测量足长、截脚长、足宽、足舟骨高度、50%足长处足背高度、跖趾关节屈肌力量、第1和其余四趾屈曲力量。使用偏相关分析足部形态与足部肌力的相关性。结果 校正年龄与身体质量指数（body mass index, BMI）后，坐姿和站姿下截脚长以及站姿下足宽与第1足趾屈曲力量呈正相关；坐姿和站姿下足长、足宽、截脚长与其余四趾屈曲力量成正相关，坐姿下足弓高度指数与其余四趾屈曲力量成负相关；坐姿和站姿下足宽与跖趾关节屈肌力量成正相关。结论 更长的足长、足宽、截脚长以及正常范围内更低的足弓可能意味着更好的足趾肌力。在进行足部形态测量时，因考虑不同姿态下足部形态特征差异，为预测下肢特别是足部肌力以及预防足部损伤提供参考。
    23  不同关节角度肌肉等长最大自主收缩抗阻力训练的神经适应分析
    梁成军，马静
    2021, 36(1):129-135.
    [摘要](1068) [HTML](0) [PDF 2.61 M](1498)
    摘要:
    目的 研究不同关节角度下肌肉等长最大自主收缩（maximum voluntary contraction，MVC）抗阻力训练神经适应特点。方法 将30名健康男性大学生随机分成3组，每组分别做肘关节角度在45°、90°、135°MVC等长收缩抗阻力训练，测量训练前后肱二头肌的表面肌电（surface electromyography，sEMG）信号，并分析sEMG信号的均方根（root mean square，RMS）和中位频率（median frequency，MF）。结果 肘关节45°、90°、135°训练前后肱二头肌sEMG的RMS标准化值存在显著性差异。训练后不同角度之间RMS相比，45°与90°、135°均存在显著性差异，而90°与135°之间则不存在显著性差异。训练后各角度MF标准化值均不存在显著性差异。结论 sEMG的RMS呈现角度特异性变化，而sEMG的MF不具有角度特异性。当肱二头肌处于中、大肘关节角度时，等长抗阻力训练产生的神经适应效果较好。
    24  DNA吸附膜热膨胀系数对环境条件的依赖性
    吴春霞，张乘胤，谭邹卿
    2021, 36(1):136-143.
    [摘要](139) [HTML](0) [PDF 1.43 M](852)
    摘要:
    目的 研究基底上DNA吸附膜热膨胀系数对环境条件的依赖性。方法 将DNA吸附分子视为有预应变的宏观连续介质薄膜，建立了DNA膜-基底等效层合梁模型，预测温度载荷作用下DNA-微悬臂梁挠度；采用Parsegian经验势描述DNA吸附膜的介观自由能，利用DNA液晶-基底多尺度挠度模型、思想实验法和等效变形法，建立DNA吸附膜微观结构与其宏观力学性能的跨尺度关系，预测基底上DNA吸附膜的热膨胀系数。结果 在给定离子强度条件下，双链DNA吸附膜的热膨胀系数为(0.3～8.05)×10-4/K，单链DNA吸附膜的热膨胀系数为(1.28～9.33)×10-4/K。结论 在微观作用竞争中起主导作用的构型熵变化决定了DNA吸附膜热膨胀系数对环境条件的依赖性；随着温度或离子浓度或DNA种植密度的增加，DNA膜热膨胀系数减小。研究结果对于基因检测及其调控具有指导意义，并为组织工程中组织器官的性能评估提供参考。
    25  钙离子参与周期性高张应变和血小板源性微囊协同诱导的血管平滑肌细胞迁移
    高爽，李珊珊，李子通，范洋晶，刘泽，齐颖新
    2021, 36(1):144-150.
    [摘要](799) [HTML](0) [PDF 2.17 M](705)
    摘要:
    目的 探究周期性高张应变和血小板源性微囊（platelet-derived microvesicles，PMVs）对血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）迁移功能的影响，以及Ca2+在其中的作用。方法 应用FX-5000T应变加载系统对体外培养VSMCs施加5%、15%幅度周期性张应变，分别模拟VSMCs受到生理、高血压条件下的周期性高张应变；使用划痕实验检测VSMCs迁移；使用无Ca2+培养基创造细胞外无游离Ca2+条件；应用IP3R拮抗剂2-APB阻断细胞内Ca2+释放；施加TRPV4通道拮抗剂GSK219和L型电压门控钙通道的抑制剂Nifedipine分别阻断相应Ca2+通道；体外施加凝血酶激活血小板产生PMVs以模拟高血压病理环境。结果 与5%周期性张应变相比，15%周期性张应变可以显著促进VSMCs迁移。去除细胞外Ca2+可以抑制VSMCs迁移，但GSK219和Nifedipine对于15%高张应变诱导的VSMCs迁移无显著作用；2-APB可以抑制15%高张应变诱导的VSMCs迁移过程。同时PMVs可以显著促进15%高张应变诱导的VSMCs迁移，并且细胞外和细胞内Ca2+均参与其中。结论 细胞内钙和细胞外钙在15%周期性高张应变诱导的VSMCs迁移中均发挥重要作用，并且PMVs可以协同参与到上述过程中。研究结果为高血压病理性张应变诱导血管重建的分子机制和临床治疗提供力学生物学新思路。
    26  侵入式柔性神经电极的植入策略
    贺雨欣，张文光，许李悦，周旭晖
    2021, 36(1):151-157.
    [摘要](362) [HTML](0) [PDF 7.10 M](1459)
    摘要:
    侵入式神经电极将人类对神经科学的认识提升到微米与毫秒尺度。由于传统的刚性电极与柔软的脑组织间存在较大的机械不匹配性，柔性电极成为新一代神经电极的发展趋势。神经电极的柔性化更迭降低免疫反应的同时却失去植入刚度。分析神经电极的植入机制并总结目前研究中关于柔性电极的植入策略，旨在帮助解决柔性电极的植入能力丧失以及急性植入损伤问题；并基于各种植入策略的特点，提出柔性电极植入策略的发展展望。
    27  抗反流胆道支架研究现状及进展
    王越，宋晓菲，徐新生
    2021, 36(1):158-163.
    [摘要](402) [HTML](0) [PDF 4.08 M](983)
    摘要:
    胆道支架是治疗恶性胆道梗阻的有效手段，而常规胆道支架术后普遍存在肠胆反流，从而引发胆道逆行感染、支架堵塞等并发症，严重降低了患者生存质量。目前，抗反流胆道支架被认为是兼顾引流与抑制肠胆反流功能的具有前景的姑息性治疗手段。对抗反流胆道支架的研究现状进行综述，重点对抗反流瓣膜的功能设计与评估、瓣膜与本体支架连接设计、抗反流胆道支架生物力学问题等方面进行概述总结，并对抗反流胆道支架的当前研究进展与趋势进行总结与分析。
    28  微小RNA在力相关牙周炎症反应和组织改建中的作用
    宋迎爽，胥春
    2021, 36(1):164-168.
    [摘要](166) [HTML](0) [PDF 875.10 K](885)
    摘要:
    微小核糖核酸（micro-ribonucleic acid，miRNA）是一种非编码单链RNA分子，可通过抑制靶基因mRNA的翻译来调控生物体遗传信息表达，参与体内多种生物学过程的发生发展。miRNA在机械力诱导机体产生的炎症性疾病和组织改建中发挥着重要作用。牙周组织中机械力敏感细胞可在力作用下导致牙周组织炎症反应、组织改建等病理/生理性变化，在这一过程中miRNA可能通过抑制这些细胞中特定基因的翻译，对力相关牙周炎症和组织改建的发生发展起到重要的调控作用。对miRNA在力相关炎症反应和组织改建，尤其是牙周炎症反应和组织改建中的作用展开综述。

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