• 2023年第4期文章目次
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      2023, 38(4). DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0000

      摘要 (40) HTML (0) PDF 420.15 K (528) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 封面

      2023, 38(4). DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0000

      摘要 (24) HTML (0) PDF 2.01 M (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >专家论坛
    • 耳鼻咽喉生物力学2022年研究进展

      2023, 38(4):637-642. DOI: 10.16156/j.1004-7220.2023.04.001

      摘要 (77) HTML (0) PDF 676.85 K (526) 评论 (0) 收藏

      摘要:耳鼻咽喉器官是直接与外界接触并帮助人类感知外界信息的器官,这些器官功能的实施,以及相关疾病的发生发展都与力学因素紧密相关。本文结合2022年耳鼻咽喉领域的最新文献,对耳部结构的声传导特性的研究进展进行综述,包括气导和骨传导过程、前庭半规管的平衡功能、阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome,OSAHS)疾病治疗、鼻腔疾病与结构的关系对临近器官的影响,并对未来的研究进行讨论。

    • 耳蜗感音机理研究及临床应用

      2023, 38(4):643-654. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0643

      摘要 (58) HTML (0) PDF 2.65 M (514) 评论 (0) 收藏

      摘要:听力损失与耳聋疾病已严重威胁人类健康和影响人们的生活质量。 耳是人体中重要的感觉器官,耳蜗是人耳关键的感音结构,受限于其复杂精密且位置隐蔽,导致实验研究存在诸多难以克服的困难,迄今为止诠释耳蜗感音机理仍是医学的重要难题。 因此,融合数学、力学、生物和医学的多学科交叉原理,建立真实有效的耳蜗结构生物力学模型,深入研究耳蜗的感音机理,为听力修复和临床治疗提供理论基础是许多科学家关注的焦点。 本文总结了当前耳蜗感音机理及临床应用研究现状,指出当前尚存在的问题,并对今后的研究工作进行展望。

    • >论著
    • 力依赖的 β2 整合素-FLNa相互作用与THR758 磷酸化

      2023, 38(4):655-662. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0655

      摘要 (109) HTML (0) PDF 5.82 M (527) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探究 β2 / FLNa 相互作用的力学调控机制、磷酸化效应与分子结构基础。 方法 β2 / FLNa-WT 和 T758P晶体结构取自蛋白质数据库( protein data bank,PDB),进行分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟,采用 MM/PBSA 方法计算复合物结合自由能变化,并分析构象演化与残基相互作用等数据。 结果 β2 整合素 THR758 磷酸化修饰后,复合物的结合自由能下降,拉力累积降低。 单纯的力学信号刺激下,β2 / FLNa 复合物的解离呈现出双相力依赖特性,而磷酸化后复合物的结合解离过程存在单纯的滑移键机制。 结论 磷酸化将通过减弱 M762-G2269 残基相互作用,下调 β2 / FLNa 复合物的结合亲和力,张力将双相调节复合物的解离。 研究结果有助于加深对炎症反应过程的认识,并为相关药物靶点的发现和抗体设计提供有益参考。

    • 流体剪切力通过下调p21促进 MC3T3-E1成骨细胞增殖

      2023, 38(4):663-669. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0663

      摘要 (119) HTML (0) PDF 5.83 M (527) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探讨流体剪切力(fluid shear stress,FSS)对成骨细胞 p21 表达的影响,并明确 p21 在 FSS 诱导的成骨细胞增殖过程中的作用。 方法 对成骨细胞加载不同时间(0、15、30、45、60 min)、1. 2 Pa FSS。 用 CCK-8 实验、EdU实验检测成骨细胞增殖活性。 用 siRNA p21 或 pcDNA p21 转染成骨细胞,并用 Western blotting 检测转染效果。Western blotting 检测不同干预条件下 p21、cyclin D1、CDK4 的表达变化。 结果 加载 1. 2 Pa FSS 后,p21 表达显著下调,且加载 45 min 后表达水平最低。 加载 FSS 和下调 p21 表达都显著增强成骨细胞增殖,并增加 cyclin D1、CDK4 表达。 而上调 p21 表达后,加载 FSS 不再具有增强成细胞增殖和增加 cyclin D1、CDK4 表达的作用。 结论 1. 2 Pa FSS 能够下调成骨细胞 p21 表达,在加载 45 min 时下调最为明显。 p21 下调对成骨细胞增殖具有促进作用,且 FSS 通过下调 p21 促进成骨细胞增殖。

    • 不同环境温度对人体呼吸道内颗粒物沉积规律的影响

      2023, 38(4):670-676. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0670

      摘要 (232) HTML (0) PDF 5.62 M (524) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探究环境温度对人体呼吸道内气体流动和颗粒物沉积规律的影响。 方法 采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法模拟具有黏液层的人体呼吸道内的气固两相流;考虑 6 种不同环境温度(-25、-15、0、15、26. 7、45 ℃ )和 8 种不同粒径(1~ 8 μm)的颗粒物。 结果 气流流速与 6 种温度下平均气流流速的差异可达 39. 42% ;气流湍流动能与 6 种温度下湍流动能平均值的差异可达到 11. 59% ;气流温度变化与 6 种温度下气流温度变化平均值的差异可高达 82. 4% 。 颗粒总沉积率与 6 种温度下总沉积率平均值的差异可达14. 72% ;颗粒局部沉积率与 6 种温度下局部沉积率平均值的差异可达到 37. 08% 。 结论 环境温度差异会影响人体呼吸道内部的气流流场性质,进而会影响颗粒物在呼吸道内的沉积规律。 因此,获得精准的颗粒物在人体呼吸道内的运动沉积规律,有必要考虑环境温度的影响。

    • 不同运动状态下慢性阻塞性肺疾病患者下呼吸道内的气流特性

      2023, 38(4):677-682. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0677

      摘要 (41) HTML (0) PDF 4.71 M (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 运用计算流体动力学方法探究不同运动状态下慢性阻塞性肺疾病( chronic obstructive pulmonary disease, COPD)患者下呼吸道内气流特性。 方法 收集稳定期 COPD 患者肺部 CT 扫描数据与肺功能数据,重建下呼吸道三维模型,通过施加个体化边界条件进行数值模拟,分析患者下呼吸道壁面压力、壁面剪切应力(wall shear stress, WSS)、气流速度以及压降等参数。 结果 随着运动强度增加,COPD 患者下呼吸道壁面压力、WSS、流速及压降呈逐渐上升趋势。 静息状态与低强度运动状态各参数相差较小,高强度运动状态各参数显著增加。 其中,WSS 是一个较敏感的力学指标,3 种运动状态下 WSS>1. 0 Pa 所占面积分别为 272. 35、438. 24、4 369. 48 mm2。 结论运动状态下,COPD 患者气道壁面压力、WSS、流速以及压降显著增加,增大患者气道黏膜损伤以及炎症的可能性。 研究结果从力学角度解释 COPD 患者发生支气管炎症机制以及患者无法长时间运动的原因。

    • 基于超声成像的眼压非接触测量方法

      2023, 38(4):683-689. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0683

      摘要 (280) HTML (0) PDF 2.93 M (488) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 目前市场上主流眼压测量设备以接触式和刺激性激励为主,使用过程中极易给患者带来不适,更有甚者会导致角膜感染。 为了解决这一问题,提出一种超声成像眼压非接触式测量方法。 方法 对该方法进行有限元分析与实验验证,得到角膜形变仿真计算结果,制作模拟眼并搭建眼压测量实验系统,建立眼压、角膜形变与压力的数模型,并对该模型进行准确性和重复性验证。 结果 在某一眼压下,角膜的压平直径和顶点位移分别与压力存在幂函数与线性关系;在恒定压力下,压平直径和顶点位移均与眼压存在幂函数关系,可作为眼压测量指标。通过该方法测得的眼压平均相对误差在 8%以下,相对平均偏差在 9%以下,重测信度均大于 0. 9。 结论 该方法测量结果准确,重复性较好。 研究结果为眼压的非接触测量提供一种有效途径,具有较好的应用前景。

    • 人工晶体开孔孔径对晶体变形及前房内流场影响的数值模拟研究

      2023, 38(4):690-696. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0690

      摘要 (45) HTML (0) PDF 4.55 M (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究不同人工晶体(implantable collamer lens,ICL)开孔孔径对晶体变形和前房内流场的影响。 方法 从医工结合角度出发,采用流固耦合数值模拟方法,研究人工晶体不同开孔孔径对其变形及眼内房水流场(流量、速度场、压力场、温度场)的影响。 结果 流体动力学方面,房水通过 ICL 中央孔的房水流量从大到小对应的孔径依次为 0. 36、0. 40、0. 30、0. 20、0. 10 mm,该流量与孔径呈非线性关系。 后房压力略高于前房,前后房压差随孔径增大逐渐降低。 眼内温度分布对孔径的影响并不敏感。 固体静力学方面,0. 36 mm 孔径的 ICL 变形量最小,其变形量受房水通过中央孔的流量所主导,该流量越大,ICL 的变形越小。 结论 本文综合流体动力学和固体静力学分析,验证了现有 0. 36 mm 孔径的合理性,并提出理想的孔径范围为 d≥0. 36 mm。 研究结果有助于探明 ICL 的失效机制,提高临床手术的成功率,为未来人工晶体的国产化提供经验。

    • 角膜的弹性模量非均匀分布对其光学相干弹性成像的影响

      2023, 38(4):697-702. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0697

      摘要 (40) HTML (0) PDF 7.22 M (436) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 分析激励源位置、检测区域长度和检测深度对人眼角膜的剪切波光学相干弹性成像( optical coherenceelastography,OCE)的影响。 方法 结合人眼角膜的弹性模量的实际分布情况,构建角膜弹性模量非均匀分布的有限元模型。 通过模拟剪切波 OCE 实验,对比分析有限元模拟结果和理论结果。 结果 当激励源位置不同时,角膜前后基质的剪切波波速误差不同;当检测区域长度不同时,角膜前后基质的剪切波波速非线性变化;在超弹性材料模型下,当检测深度不同时,剪切波波速明显变化。 结论 由于角膜弹性模量非均匀分布,在角膜前后基质不同激励源位置、不同检测区域长度和不同检测深度的有限元模拟剪切波波速的结果不同。 将具有非均匀性的生物组织视作均质进行 OCE 实验会影响结果准确性。

    • 座椅椅背倾角对飞行员颈部损伤的影响

      2023, 38(4):703-709. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0703

      摘要 (55) HTML (0) PDF 5.97 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探究不同椅背倾角对飞行员颈部损伤的影响。 方法 基于头颈部多刚体动力学模型,对两种典型飞行工况下(急转弯和稳定盘旋)椅背倾角 17°和 22°进行仿真计算,得到颈部肌肉力及椎间力,并采用颈部损伤的NIC 准则、Nij 准则和简明损伤分类方法对颈部损伤进行评估与预测。 结果 同一飞行工况下,椅背倾角 17°时,颈 部前屈,斜方肌和头夹肌受到拉伸。 椅背倾角 22°时,颈部后伸,集总舌肌受到拉伸,且椅背倾角 17°时斜方肌受到的拉力最大。 同一颈椎节段,椅背倾角 17°时的轴向力高于椅背倾角 22°时,而 22°时的后伸力矩大于 17°时的前屈力矩。 所有飞行工况下的力和力矩均未超过颈椎节段的损伤评估值,颈部脊髓也不会发生损伤。 急转弯工况下,椅背倾角为 22°时 C7~ T1 节段 Nij 在所有工况中最大,达到航空领域建议的临界值,此时颈部发生中度、重度伤的概率分别为 3. 93% 、2. 63% 。 结论 本研究结果可为评估椅背倾角对飞行员颈部的损伤情况提供支撑。

    • 全髋关节置换术中压电股骨重建的边光滑有限元分析

      2023, 38(4):710-717. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0710

      摘要 (33) HTML (0) PDF 4.47 M (448) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 针对传统有限元法(finite element method,FEM)分析全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)后压电股骨重建时精度低的问题,采用边光滑有限元法(edge-based smoothed finite element method,ES-FEM)对植入假体后压电股骨近端的骨重建进行仿真分析。 方法 根据自适应骨重建理论,建立假体-压电股骨模型。 基于模型的背景网格构建光滑域,引入梯度光滑技术,求解出光滑的重建刺激,进而得到术后压电股骨近端的密度分布。 结果 植入假体后,受力点由股骨头转移到假体,出现应力屏蔽现象,股骨内部表观密度的分布发生明显变化。 相比于FEM,ES-FEM 在一定程度上能软化数值模型,提高仿真精度。 在相同的网格下,电势和密度的求解精度分别提高27% 和 30% 左右。 结论 采用 ES-FEM 能够更精确地模拟出 THA 术后压电股骨近端的骨重建进程,为 THA 临床研究提供有效的理论依据。

    • 压缩载荷下不同应变判定皮质骨断裂准确性分析

      2023, 38(4):718-723. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0718

      摘要 (82) HTML (0) PDF 6.96 M (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 寻找适合压缩断裂工况下的应变判据。 方法 基于连续损伤力学理论进行皮质骨在压缩载荷下的断裂模拟。 分别将等效应变与主应变设置为有限元模型单元损伤与失效判据进行断裂模拟,通过对比两种预测结果与动物实验数据,探究应用两种应变判据进行断裂模拟的准确性。 结果 应用等效应变判据模拟的断裂时间晚于 应用主应变模拟;相比等效应变,应用主应变进行仿真所得结果与动物实验结果更为接近。 结论 压缩载荷下,应用主应变判定皮质骨单元力学状态进行断裂模拟较为准确。 通过对比分析找到准确模拟皮质骨在压缩载荷下断裂的数值方法,能够为临床中提高骨折预测精度提供理论基础。

    • 袖套结构联合肿瘤型假体柄初始稳定性的有限元分析

      2023, 38(4):724-729. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0724

      摘要 (18) HTML (0) PDF 5.24 M (442) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 对新型梯形袖套联合不同长度(90、105、20、135 mm)、形状(直柄、曲柄)假体柄进行有限元分析,研究其初始稳定性的差异。 方法 建立股骨-袖套-假体有限元模型,设定其接触模式为面与面接触,模拟生理活动中单足站立、快速行走的加载条件,研究股骨-袖套-假体柄微动情况。 结果 单足站立及快速行走时,梯形袖套联合直柄微动值大于曲柄,当假体柄长度为 120 mm 时,微动峰值及微动平均值达高峰。 梯形袖套联合直柄在单足站立及快速行走时微动平均值分别为(67. 7±43. 5)、(64. 1±59. 2) μm,微动峰值分别为 121、146 μm。 随着假体柄长度及形状的变化,梯形袖套周围微动值保持不变。 结论 梯形袖套联合曲柄优于直柄,当假体柄长度为 90 mm 时,可保持最佳初始稳定性。

    • 膝关节单髁置换胫骨优化截骨设计的生物力学研究

      2023, 38(4):730-735. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0730

      摘要 (253) HTML (0) PDF 2.55 M (455) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 比较膝关节单髁置换术(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)常规截骨、保留圆角截骨及全新扩大圆角截骨方法对术后胫骨近端生物力学特性的影响。 方法 基于 Sawbones 胫骨的 CT 数据,构建完整胫骨模型及不同截骨方式下 UKA 术后胫骨模型,采用轴向压缩工况对模型进行有限元分析,比较不同模型间胫骨近端应变情况及骨水泥应力差异。 结果 在轴向压缩工况下,扩大圆角组其截骨区皮质骨 von Mises 应变峰值较常规截骨组与保留圆角组有所增加,而松质骨 von Mises 应变峰值则分别减少 24. 3% ~ 42. 9% 、26. 0% ~ 48. 7% 。 对比截骨区松质骨与皮质骨 von Mises 应变峰值差 Δεpeak ,发现扩大圆角组其 Δεpeak 远远小于其余两组。 UKA 后不同模型间胫骨前内侧皮质骨最小主应变无明显差异,但较完整胫骨模型增加 23. 3% ~ 34. 5% 。 扩大圆角组骨水泥单元平均von Mises 应力随着圆角半径增大呈现下降趋势,且整体均小于常规截骨组与保留圆角组。 结论 全新扩大圆角截骨方法可使健康骨质条件下胫骨近端应力传递更均匀,von Mises 应变峰值更低,假体-骨界面压强更小,相比传统截骨方法及保留圆角截骨方法更有优势。

    • 距腓前韧带影响踝关节不稳的生物力学研究

      2023, 38(4):736-741. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0736

      摘要 (37) HTML (0) PDF 2.25 M (459) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探究踝关节不稳中距腓前韧带(anterior talofibular ligament, ATFL)的厚度与弹性模量对踝关节稳定性的影响,为踝关节不稳患者的诊断提供参考依据。 方法 建立踝关节三维有限元模型,改变 ATFL 的厚度与弹性模量,计算踝关节前后向刚度(ankle anteroposterior stiffness, AAS),并作为量化指标评估踝关节稳定性。 结果 ATFL厚度在 0. 78~ 2. 31 mm 范围内引起 AAS 的大幅度变化,且两者关系呈 S 形曲线;ATFL 弹性模量在 60 ~ 400 MPa 变化范围,AAS 随韧带弹性模量增加快速上升。 结论 ATFL 厚度与弹性模量均会影响踝关节的稳定性。

    • 护踝对功能性踝关节不稳患者下肢运动生物力学特征的影响

      2023, 38(4):742-748. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0742

      摘要 (133) HTML (0) PDF 1.37 M (443) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探究护踝对功能性踝关节不稳(functional ankle instability,FAI)患者的保护作用,为其护踝的选择提供依据。 方法 15 名 FAI 患者随机佩戴半刚性、弹性护踝及无护踝以自选速度步行和跑步,运用红外光点运动捕捉系统和三维测力台采集其下肢运动生物力学参数。 通过 3×2 重复设计的双因素方差分析检验护踝和运动模式对下肢运动学、动力学和能量吸收的影响。 结果 护踝与运动模式对本研究中所有指标均无交互作用(P>0. 05)。不论运动模式,与无护踝相比,弹性护踝显著减少了 FAI 患者踝关节内翻角峰值、内翻角速度和踝关节能量吸收(P<0. 05),同时增加了踝关节外翻力矩( P < 0. 001);而半刚性护踝增加了踝关节内翻角峰值和内翻角速度(P<0. 05)。 此外,弹性护踝可降低着地时刻的膝关节内旋力矩和外旋力矩峰值(P<0. 05)。 结论 与无护踝相比,弹性护踝通过减小踝关节内翻角、内翻角速度和能量吸收,增大踝关节外翻力矩,继而起到预防踝关节扭伤的作用。 FAI 患者佩戴半刚性护踝后需定时关注踝关节慢性损伤风险。 整体来看,弹性护踝的防护效果可能更有效,且未引起膝关节功能补偿,可作为预防 FAI 患者踝关节扭伤的有效措施。

    • 轻度与重度骨关节炎膝关节的生物力学行为比较

      2023, 38(4):749-755. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0749

      摘要 (36) HTML (0) PDF 3.62 M (441) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 对比研究轻度与重度膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)膝关节的生物力学行为,阐述 KOA 进展的生物力学机制。 方法 分别构建同一患者左侧轻度 KOA(KL 分级Ⅰ级)与右侧重度 KOA(KL 分级Ⅳ级)膝关节有限元模型。 在材料属性、边界条件、载荷等设定相同的情况下进行有限元分析,比较轻度与重度 KOA 膝关节半月板、股骨软骨、胫骨软骨的接触面积、接触压及 von Mises 应力的变化特征。 结果 重度 KOA 膝关节总接触面积和外侧室接触面积大于轻度 KOA 膝关节,而内侧间室接触面积小于轻度 KOA 膝关节。 重度 KOA 膝关节半月板、股骨软骨和胫骨软骨上的接触压及 von Mises 应力峰值均大于轻度 KOA 膝关节;双膝关节外侧半月板上接触压及von Mises 应力峰值均大于内侧半月板,双膝关节股骨软骨与胫骨软骨内侧间室接触压及 von Mises 应力峰值均大于外侧间室。 结论 重度 KOA 膝关节应力分布不同于轻度 KOA,接触面积、接触压和 von Mises 应力峰值的变化与半月板脱位、软骨缺损等因素相关,生物力学行为和解剖结构的改变促进了 KOA 进展。

    • 不同坐姿对背部形态与臀压的影响

      2023, 38(4):756-762. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0756

      摘要 (149) HTML (0) PDF 4.23 M (591) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探讨不同坐姿对脊柱和骨盆代偿特征的影响,为寻找出一个理想的坐姿姿势提供理论依据,减少不良坐姿给人体带来的姿势代偿。 方法 使用 Diers formetric 及 Pedscan 模块进行 20 名健康青年直立坐、跷腿坐、盘腿坐坐姿下表面形态学参数和臀压参数测量。 结果 相对直立坐姿,跷腿坐导致骨盆后倾、侧倾和相对扭转 (P<0. 05),跷腿侧臀压面积减少(P<0. 05),最大压力和平均压力显著增加(P<0. 05)。 双臀最大压力比、平均压力比(P<0. 05)及臀压面积(P<0. 05)的对称性降低;相对直立坐姿,盘腿坐姿下矢状面偏移角度增加(P<0. 05),躯干前屈、腰椎后凸(P<0. 05)的同时伴随骨盆后倾(P<0. 05),臀压面积减少(P<0. 05)。 结论 3 种坐姿中,直立坐姿下臀两侧受力均匀,背部表形态学参数最优,腰椎和骨盆代偿最少,可认为是理想的坐姿。

    • 应用虚拟盒块测试系统评估脑卒中患者上肢运动功能的可行性研究

      2023, 38(4):763-769. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0763

      摘要 (49) HTML (0) PDF 3.01 M (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 评估力反馈设备结合虚拟现实技术设计的虚拟盒块测试(virtual box and block test,VBBT)用于远程评估上肢运动功能的可行性。 方法 设计了一个 VBBT 系统用于评估上肢运动功能。 该系统可用于计算受试者的VBBT 得分、平均速度、运动谱弧长、耗能和平均抓握力。 共招募 20 名健康受试者和 16 名脑卒中患者进行 VBBT。结果 脑卒中患者与健康受试者在 VBBT 参数的对比上均具有显著性差异(P<0. 05);接收者工作特征( receiveroperating characteristic,ROC)曲线表明,VBBT 参数可区分脑卒中患者和健康受试者的表现(P<0. 05)。 脑卒中患者VBBT 参数与传统临床评估的相关性分析结果表明,VBBT 参数的共时效度;多元回归分析结果示,VBBT 的运动学和力学参数能够补充性解释传统临床评估。 结论 VBBT 可用于远程评估脑卒中患者的上肢运动功能。

    • 脑卒中患者姿势控制的感觉系统特征

      2023, 38(4):770-776. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0770

      摘要 (84) HTML (0) PDF 946.44 K (451) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究脑卒中患者姿势控制的感觉系统特征,分析各感受器对脑卒中患者姿势控制能力的贡献率和利用率。 方法 老年脑卒中患者 30 例(患者组)和健康老年人 30 例(对照组)采用计算机动态姿势描记系统进行感觉统合测试(sensory organization test,SOT),记录 6 种条件下的平衡得分、平衡综合分,计算分析视觉、本体感觉、前庭觉在不同站立条件下的贡献率与整体利用率。 结果 患者组在闭眼/ 支撑面稳定(Z = -3. 248,P = 0. 001)、视觉干扰/ 支撑面稳定 ( Z = - 2. 829, P = 0. 005)、 闭眼/ 支撑面不稳 ( Z = - 4. 283, P = 0)、 视觉干扰/ 支撑面不稳(Z= -4. 074,P= 0)条件下的平衡分显著低于对照组,平衡综合分显著低于对照组(Z = -4. 133,P = 0)。 睁眼/ 支撑面稳定和闭眼/ 支撑面稳定测试中,患者组本体感觉占比分别为 16. 351% 、34. 942% ,对照组本体感觉占比分别为14. 307% 、18. 390% ,患者组本体感觉占比始终大于对照组,说明本体感觉对患者组作用大于对照组。 同理,视觉对患者组作用大于对照组。 不同站立条件下前庭觉的贡献率最低为 64. 648% ,说明维持人体平衡主要因素是前庭觉。 患者组本体感觉、视觉、前庭觉的利用率分别为 95. 092% 、72. 382% 、32. 879% ,其中本体感觉(Z = - 1. 984,P= 0. 047)、前庭觉(Z= -4. 283,P= 0)利用率显著低于对照组。 结论 脑卒中患者感觉系统的贡献率与利用率下降是脑卒中患者姿势控制障碍的重要因素之一,其中姿势控制贡献率前庭觉最大,其次为本体感觉、视觉。 而其姿势控制利用率最大的为本体感觉,其次为视觉、前庭觉。 影响脑卒中患者姿势控制能力下降的原因之一为脑卒中患者本体感觉、视觉的感觉信息输入效率下降,以及其本体感觉、前庭觉参与运动输出的部分降低。 建议脑卒中患者注重本体感觉、前庭觉的训练以提高其姿势控制能力。

    • 即刻改变触地方式对着鞋跑时内侧纵弓在体运动学的影响

      2023, 38(4):777-783. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0777

      摘要 (225) HTML (0) PDF 4.85 M (412) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探究即刻转换触地方式对着鞋跑步时内侧纵弓在体运动学的影响。 方法 采用高速双平面荧光透视成像系统采集 15 名健康男性跑者即刻改变触地方式前后右足在跑步支撑阶段[跑速:(3±0. 15) m/ s]的荧光图像。根据 CT 图像重建第 1 跖骨和跟骨三维骨骼模型及其局部坐标系,并通过 3D-2D 配准获取内侧纵弓在跑步支撑期的 6 自由度(six degree of freedom,6 DOF) 数据(简化为第 1 跖骨相对跟骨的运动)。 采用一维统计参数映射(statistical parametric mapping,SPM)比较即刻改变触地方式前后内侧纵弓的 6 DOF 运动趋势,并对其特征值进行配对样本 t 检验。 结果 相比后跟跑,即刻前掌跑时,在支撑期的 15% ~ 21% 第 1 跖骨相对跟骨的外移、支撑期 17% ~45% 第 1 跖骨的前移和支撑期的 18% ~ 39% 第 1 跖骨的背屈均显著增加(P<0. 05)。 即刻前掌跑时,第 1 跖骨相对跟骨的前移最大值、背屈最大值、前后平移活动范围及内侧纵弓压缩变化量均显著增加(P<0. 05)。 结论 由习惯后跟跑即刻转换为前掌跑后,内侧纵弓矢状面的形变显著增加,尤其是内侧纵弓的压缩变化量增加约 10% ,可能有助于其弹性能量的储存与释放。

    • 体感游戏与有氧健身舞改善老年人健康体适能与平衡能力的效果对比研究

      2023, 38(4):784-790. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0784

      摘要 (137) HTML (0) PDF 2.64 M (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究体感游戏与有氧健身舞对老年人健康体适能与平衡能力改善的效果。 方法 40 名老年人随机分配为体感组或舞蹈组。 分别进行 12 周中高强度的运动训练,干预前后进行健康体适能与动静态平衡能力指标测量。 结果 与舞蹈组相比,体感组肺活量(P<0. 05,d = 0. 85)、舒张压(P<0. 05,d = -0. 24)显著改善;静态平衡测试前后摇摆面积改善效果较好(d = -0. 57),动态平衡测试后(d = -0. 70)、右前方向上(d = -0. 67)的运动控制能力改善效果较好。 与体感组相比,舞蹈组闭眼单脚站立(d = -0. 61),动态平衡测试左方向上( d = 1. 14)的运动控制能力改善效果较好。 结论 体感游戏运动比有氧健身舞在提高老年人健康体适能、身体平衡能力方面更具优势,可作为老年人体育锻炼的重要方式,进一步提高健康水平,预防跌倒损伤现象发生。

    • 不同类型和负荷双任务对健康人动态姿势控制的影响

      2023, 38(4):791-796. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0791

      摘要 (14) HTML (0) PDF 1.64 M (462) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 通过对比不同负荷认知双任务行走和运动双任务行走时下肢表面肌电( surface electromyography,sEMG)信号及动态稳定性的差异,探究不同类型和负荷双任务对健康人动态姿势控制的影响。 方法 利用无线sEMG 测试仪和三维运动捕捉系统同时采集 28 名受试者不同负荷认知双任务行走和运动双任务行走时平均肌电(average electromyography,AEMG)和动态稳定性指标。 采用双因素重复测量方差分析任务类型(认知任务和运动任务)和任务负荷(简单任务和困难任务)对人体下肢 sEMG 和动态稳定性的影响以及两者之间的交互作用。 结果简单负荷行走时,左右股二头肌和右胫前肌 AEMG 均小于困难负荷行走(P<0. 05),左胫前肌简单运动双任务行走时 AEMG 小于困难运动双任务行走(P<0. 05)。 右腓肠肌困难认知双任务行走时 AEMG 小于困难运动双任务行走(P<0. 05),简单认知双任务行走时 AEMG 大于困难认知双任务行走(P<0. 05),简单运动双任务行走时 AEMG小于困难运动双任务行走(P<0. 05);简单认知双任务行走动态稳定裕度(margins of stability, MoS)大于简单运动双任务行走(P<0. 05),困难认知双任务行走 MoS 小于困难运动双任务行走(P<0. 05),简单运动双任务行走 MoS小于困难运动双任务行走(P<0. 05)。 结论 不同类型和负荷双任务对动态姿势控制的影响存在交互效应。 困难运动双任务行走时踝关节周围肌肉的神经肌肉控制和动态稳定性强于困难认知双任务行走,困难运动双任务行走时踝关节周围肌肉的神经肌肉控制和动态稳定性强于简单运动双任务行走。

    • 单手操作手机时常见拇指动作关节角度与接触力测量和分析

      2023, 38(4):797-803. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0797

      摘要 (26) HTML (0) PDF 8.67 M (402) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究单手操作手机时拇指的关节角度与接触力,分析拇指关节的关节角度与接触力的生物力学特征以及影响因素,为拇指狭窄性腱鞘炎的预防、康复以及治疗提供生物力学依据。 方法 使用 Vicon 光学运动捕捉系统和电阻式薄膜力传感器采集大学生志愿者单手操作手机时拇指关节角度和指尖接触力,并对人体参数、关节角度和接触力进行统计学多因素相关性分析。 结果 通过仪器测量得到单手手机操作时上滑、顺时针转、右点、左点、左滑等动作的关节角度与接触力;统计分析表明,手长、拇指总长对各关节角度均值和最大接触力有显著影响(P<0. 05),且手长与掌指关节角度均值、最大接触力基本呈负相关。 结论 减小拇指运动幅度避免拇指过伸或过屈,或减少使用手机的频率,或减少操作手机的作用力,可以一定程度上减少拇指屈肌腱和腱鞘与骨纤维管道的摩擦力以及相互之间的挤压力,从而可以减少拇指狭窄性腱鞘炎的形成。

    • 膝骨关节炎患者肌电标准化方法的信度研究

      2023, 38(4):804-810. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0804

      摘要 (18) HTML (0) PDF 2.63 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 评估标准等长收缩( standard isometric contraction, SIC) 与最大随意等长收缩( maximum voluntaryisometric contraction, MVIC)应用于膝骨关节炎(knee osteoarthritis, KOA)患者肌电标准化的重测信度。 方法 采用无线肌电测试系统收集 KOA 患者患侧腿在慢跑、SIC 测试和 MVIC 测试时臀大肌、半腱肌、股直肌、股外侧肌、胫骨前肌、外侧腓肠肌和比目鱼肌的肌电数据。 使用组内相关系数和 95% 置信区间评估重测信度。 结果 KOA 患者执行 SIC 测试时 7 块肌肉的重测信度均较好,执行 MVIC 测试时 5 块肌肉重测信度一般,2 块肌肉重测信度较好,7 块肌肉在 SIC 测试中的重测信度均高于 MVIC 测试;KOA 患者慢跑时 7 块肌肉经 SIC 标准化后的重测信度均高于经MVIC 标准化的重测信度,且股直肌经 SIC 标准化后的重测信度显著高于经 MVIC 标准化的重测信度。 结论 对于KOA 患者,SIC 是一种比 MVIC 更为可靠的表面肌电标准化方案,具有较好的临床推广潜力。

    • 通道弯数与长度对静脉曲张泡沫硬化疗法的泡沫稳定性影响实验研究

      2023, 38(4):811-816. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0811

      摘要 (9) HTML (0) PDF 4.51 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究通道弯数与长度对静脉曲张泡沫硬化疗法的泡沫稳定性影响。 方法 设置 3 组实验:实验组 1通道弯数不同(A、B、C 组弯数分别为 1、2、3)、实验组 2(对照组)通道总长度不同(A、B、C 组总长度分别为 2、6、10)、实验组 3 通道长短比例不同(A、B、C 组长短边比值分别为 1 ∶1、5 ∶1、9 ∶1)。 选用 5 mL 注射器,液气比 1 ∶4,并在室温环境下进行 CO2 和空气的 Tessari 法制备泡沫实验。 每组实验全程摄像,设置重复实验 5 次,通过视频回放方式获取析水时间、半衰期、析水率曲线等数据。 结果 实验组 2 中,CO2 泡沫除析水率 40% 和 80% ,A 组与 B 组、C 组都具有显著性差异。 空气泡沫中,析水率 20% 和 50% 的 B 组与 A 组具有显著性差异;所有析水率下,C 组与 A组具有显著性差异。 通道总长度对 CO2 泡沫的影响更为显著。 通道总长度越长,泡沫越稳定。 实验组 1 与对照组对比,CO2 泡沫的实验组 1 析水率曲线明显高于对照组,而空气泡沫出现重合和交叉,差异不明显。 实验组 3 和对照组对比,CO2 泡沫实验组 3 的曲线明显高于对照组,而空气泡沫只在析水达到 100% 时,实验组明显高于对照组。通道长短比例的影响在 CO2 泡沫中较为明显。 半衰期在 CO2 泡沫中存在较大影响。 结论 制备泡沫的通道弯数增强了泡沫的稳定性,通道总长度增加对泡沫稳定性具有积极意义,而通道长短比例对泡沫稳定性的影响较大。研究结果对于临床制备泡沫以及其他泡沫的稳定性研究具有一定意义。

    • 胃肠吻合钉织构表面对细胞外液流速与剪切力的影响

      2023, 38(4):817-823. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0817

      摘要 (25) HTML (0) PDF 6.83 M (436) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究胃肠微环境中的吻合钉表面微织构的几何参数变化对细胞外液流速与壁面处剪切力的影响规律,为吻合钉织构化表面对细胞黏附的促进作用提供理论依据。 方法 将吻合钉表面微织构结构引入到平板流动腔底面,应用 ANSYS Fluent 建立平板流动腔的二维模型并进行网格划分,研究不同高度、边长、间距参数的织构化底面的平板流动腔中细胞外液流速与壁面处剪切力数值,并对数据进行处理分析。 结果 吻合钉表面微织构的引入增强了平板流动腔内细胞外液的流速,且合适的微织构几何参数的引入可以增大微织构微脊处的壁面处剪切力。 微凹坑内的细胞外液流速较低且会形成漩涡,微织构高度、间距的增加以及边长的减小可以增强微凹坑内漩涡的强度。 结论 通过控制微织构的参数可以改变细胞外液流速与壁面处剪切力,进而促进细胞的黏附。

    • 广泛性子宫颈切除术后子宫载荷对子宫韧带和阴道影响的有限元仿真

      2023, 38(4):824-830. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0824

      摘要 (14) HTML (0) PDF 3.97 M (425) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 应用有限元法分析广泛性子宫颈切除术后不同子宫载荷(腹压和子宫重量)时子宫阔、圆韧带和阴道的应力分布和变形情况,获得子宫韧带和阴道对子宫载荷变化的敏感度。 方法 建立后位子宫、韧带和阴道三维几何模型并导入 ABAQUS 软件,然后设置约束、施加载荷,计算各部位的应力和变形。 结果 广泛性子宫颈切除术 后阔、圆韧带的应力和位移均有不同程度增大;阔、圆韧带和阴道的应力和变形均随子宫载荷的增大而增大,阔韧带的变形和应力主要分布于中下部(腹压变化)或中上部(子宫重量变化),圆韧带的应力与变形主要分布于中下部,阴道的应力与变形主要分布于中上部;腹压与子宫重量单独变化或同时变化时,阴道所受应力及对载荷变化的敏感度最大,阔韧带变形及对载荷变化的敏感度最大,总的应力和变形排序因载荷情况不同而略有差异,并且子宫重量比腹压对韧带和阴道的影响程度显著。 结论 研究结果与临床资料相符,可为临床手术方案优化和发病机制探索提供指导。

    • >综述
    • 2 型糖尿病性骨质疏松对骨折风险影响的研究进展

      2023, 38(4):831-836. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0831

      摘要 (61) HTML (0) PDF 950.59 K (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:2 型糖尿病性骨质疏松(type 2 diabetic osteoporosis,T2DOP)是由 2 型糖尿病(type 2 diabetes,T2D)导致的以骨量减少、骨微结构受损、骨强度降低和骨折风险增加为特征的肌骨系统并发症,早期无症状且发病机制复杂,诊断方法有限,患者的致残率和死亡率高。 当前对 T2DOP 的治疗主要采用抗糖尿病药物和抗骨质疏松药物。 本文结合最新相关文献,总结 T2DOP 的特征、发病机制、诊断方法和治疗方法,探讨 T2DOP 治疗的未来方向,从而降低骨折风险。

    • 有限元分析法在脊髓损伤生物力学中的研究进展

      2023, 38(4):837-843. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0837

      摘要 (274) HTML (0) PDF 1.46 M (488) 评论 (0) 收藏

      摘要:脊髓损伤时的变化非常复杂,动物模型很难精确模拟损伤环境以及测量局部组织的生物力学属性,而有限元模型则可以通过分析脊髓组织的应力和应变分布,从生物力学角度为脊髓损伤的病理研究和治疗提供一个更为高效的方法。 目前,有限元模型已被广泛应用,并与动物实验模型相辅相成。 本文回顾了有限元法在脊髓损伤中的研究进展,对有限元法在脊髓本体建模、脊髓损伤的生物力学行为及其临床应用等方面的研究现况进行归纳及总结,以期为临床脊髓损伤问题提供更为全面的理论参考。

    • 力学刺激通过microRNA调控骨重建的研究进展

      2023, 38(4):844-850. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2023.04.0844

      摘要 (49) HTML (0) PDF 1.74 M (421) 评论 (0) 收藏

      摘要:骨骼结构完整性和骨量的维持需要一定的力学刺激。研究表明,力学刺激可通过调控多种调节因子(例如激素、转录因子和信号分子等)参与骨重建过程。力学刺激可以通过调控微小RNA(microRNA,miRNA)表达在骨重建过程中起着至关重要的作用。然而,受力学刺激调控的miRNA在骨重建过程中的作用和机制尚不完全清楚。本文综述受力学刺激调控的miRNA在骨重建过程中的作用及其机制,并强调其在治疗骨质疏松中的潜在应用。

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