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    • 全踝置换术后不同高度的Salto胫骨组件对骨-假体界面的生物力学影响研究
    潘昇妤 , 卢达 , 许阳阳 , 武勇 , 张乐 , 武雪晴 , 杜辉 , 赖良鹏 , 裴葆青
    录用日期: 2024-11-20
    [摘要](4) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：研究全踝置换后不同高度的Salto Talaris胫骨组件在不同步态支撑期骨-假体界面的生物力学特征。 方法：基于一名61岁女性踝关节炎患者的负重CT重建踝关节模型，并建立不同高度（5-11 mm）的Salto胫骨组件模型，仿真模拟胫骨-假体在4个步态支撑期的载荷，分析骨-假体界面的微动和应力。 结果：11 mm和9 mm模型的微动峰值超过了50 μm，且胫骨内部应力峰值分别为30.75 MPa和29.86 MPa，；7 mm和5 mm模型的平均微动峰值仅为42.66 μm和40.32 μm，同时胫骨应力在15MPa以内，5 mm模型的应力屏蔽作用最小。 结论：11 mm和9 mm模型的假体稳定性较差，且胫骨内部应力屏蔽作用较为显著，应力峰值超过松质骨屈服应力，骨损伤风险较大；7 mm和5 mm模型的胫骨应力在合理范围内，载荷传递较好，相比之下，5 mm模型的微动最小，假体初期稳定性最好。使用Salto假体进行全踝置换应选择合适的胫骨组件高度，5 mm左右最优，同时术后应适当避免踝关节过度屈伸活动，维持假体稳定性。
    3D打印聚醚醚酮固定型手腕矫形器的 生物力学分析及结构优化
    邱子彦 , 朱凌锋 , 张贺然 , 尹文成 , 汤磊 , 邹东明 , 陈斌凌 , 王玲
    录用日期: 2024-11-20
    [摘要](3) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 针对个性化手腕矫形器的临床需求，提出一种拓扑优化设计方法，旨在实现个性化、轻量化且舒适度高的手腕矫形器宏微结构一体化优化设计。方法 建立手腕矫形器和上肢的复合生物力学有限元模型，量化研究矫形器几何参数对其佩戴固定效果及舒适度的影响。采用多工况拓扑优化和微结构设计，对其非承力区进行设计优化；利用3D打印技术，以聚醚醚酮制造矫形器，，评价验证设计合理性。结果 在保证机械强度的前提下，3D打印聚醚醚酮矫形器的重量相较于传统矫形器减轻了28%；皮肤接触界面压强值和主观问卷表明受试者佩戴矫形器体验良好。结论 在保证机械强度和固定效果的同时实现了矫形器的个性化、轻量化和高舒适度设计。
    晚期糖基化终末产物及其受体对2型糖尿病骨质疏松的影响
    史佩佩 , 宫赫
    录用日期: 2024-11-20
    [摘要](3) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    2型糖尿病（Type 2 diabetes mellitus，T2DM）引发的骨质疏松增加了患者的骨折风险及骨折后死亡率。然而，其具体发病机制尚未明确，目前缺乏有效的预防和治疗手段。本综述首先总结了非酶糖基化反应所产生的晚期糖基化终末产物（Advanced glycation end products，AGEs）对T2DM骨基质成分、骨结构和力学性能的影响；接着，阐述了AGEs及其受体（RAGE）导致骨退变的生物学机制；最后探讨了有益于骨合成代谢的降糖药物及其他药物通过抑制AGE/RAGE信号通路对骨质量（“quality”）的改善，为T2DM相关骨质疏松的预防和治疗提供潜在的干预靶点和思路。
    优势侧与非优势侧前交叉韧带重建对下肢功能及单脚跳跃落地动作生物力学特征的影响
    薛博士 , 杨晓巍 , 王 霞 , 周志鹏 , 郑亮亮
    录用日期: 2024-11-20
    [摘要](5) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：明确在优势与非优势肢体进行前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament，ACL）重建（ACL reconstruction，ACLR）对患者单脚跳跃落地生物力学特征、膝关节等速肌力、动态姿势控制以及跳跃功能的影响。方法：招募49名受试者，包括优势重建组（ACLR on dominant limb，ACLR-D）、非优势重建组（ACLR on nondominant limb，ACLR-ND）和健康对照组（Control，CON）。对其双侧肢体进行单脚跳跃落地、膝关节等速肌力、Y平衡和单脚跳跃距离测试。通过红外动作捕捉系统、测力台采集单脚跳跃落地中的运动学、动力学数据，使用IsoMed2000等速肌力测试系统采集膝关节肌力。采用双因素混合设计方法分析观察肢体与组别对各项测试结果的影响。结果：ACLR-D组健侧相较于ACLR-ND组健侧，在单脚跳跃落地中存在更大的膝外翻角（ACLR-D：3.8±1.8°，ACLR-ND：1.7±1.3°）、外旋角（ACLR-D：4.8±2.3°，ACLR-ND：1.2±1.8°）和膝外翻力矩（ACLR-D：0.11±0.18 Nm/kg，ACLR-ND：0.08±0.22 Nm/kg），且ACLR-D组双侧膝屈角（健侧：12.7±6.1°，患侧：11.4±7.3°）小于对照组（优势侧：17.2±9.0°，非优势侧：18.0±6.5°）。两组ACLR患者间的膝关节肌力、Y平衡得分和单脚跳跃距离无差异，但ACLR-ND组双侧Y平衡得分（健侧：92.8±8.5%，患侧：89.9±4.8%）小于对照组（优势侧：97.8±6.6%，非优势侧：98.1±6.3%）。结论：优势与非优势侧ACLR对患者术后膝关节肌力、动态姿势控制以及单脚跳跃功能并无影响，但优势侧ACLR患者的健侧较非优势侧ACLR患者存在更大的膝外翻、外旋角和膝外翻力矩，提示其可能存在更高的ACL损伤风险。
    基于物理信息神经网络的颅内动脉瘤血流动力学模拟
    张雯 , 石添鑫 , 陈师尧 , 程云章 , 吕楠 , 张明伟
    录用日期: 2024-11-20
    [摘要](4) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 使用基于物理信息神经网络(physics-informed neural network, PINN)的模型预测颅内动脉瘤血流动力学，解决传统计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)仿真耗时长、计算成本高的问题。方法 仅使用临床患者的CFD数据中的计算域坐标和稀疏速度测量点训练PINN模型，并比较PINN模型预测的血流速度、压力和壁剪切应力(wall shear stress, WSS)与CFD仿真结果的差异。结果 该方法在四个不同患者的数据上进行了测试与验证，模型在速度预测中的平均绝对误差(平均MAE)为4.60%，平均均方误差(平均MSE)为6.61% 和平均均方误差(平均MSE)为0.229%。对于WSS预测，平均MAE为5.54%，平均MRE为8.58%，平均MSE为0.510%。PINN模型在不同动脉瘤模型上有较好的泛化性，且能将血流动力学的计算时间从数小时压缩至数秒。结论 PINN模型能够在边界条件未知且测量数据稀疏的情况下，通过物理约束有效地补偿不完整的测量信息，快速并准确模拟颅内动脉瘤的血流动力学情况。该方法有望在颅内动脉瘤临床风险预测中提供有效的辅助支持。
    内翻型膝关节炎对踝关节软骨退变影响的小鼠模型研究
    杨反磊 , 冯巍 , 杜妍 , 蔡文斌 , 罗宗平 , 陈植 , 徐浩 , 余嘉
    录用日期: 2024-11-20
    [摘要](1) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 膝关节炎导致踝关节软骨退变的机制和严重程度目前尚不明确，拟通过建立小鼠半月板失稳型关节炎和踝关节失稳型关节炎模型，对比研究内翻型膝关节炎对其同侧踝关节软骨退变的影响。方法 30只6周龄的 C57BL/6J 雄性小鼠随机分为对照组和2组手术组（分别诱导产生膝关节炎和踝关节炎）,在12周内通过行为学、影像学和组织病理学定量分析各组小鼠踝关节退变情况。结果 手术组的步态稳定性和平衡性均有下降，与对照组相比，术后12周膝关节不稳组平衡木通过时间上升23.20%，滑落次数增加43.26%，踝关节骨体积分数和骨密度均增加；同时发现踝关节软骨磨损并有骨赘生成，OARSI评分增加88.89%，但相较于慢性踝关节不稳组较轻。结论 基于小鼠模型发现，膝关节与踝关节的运动存在耦合关系，内翻型膝关节炎会导致其同侧踝关节显著退变，但相比于慢性踝关节不稳导致的踝关节损伤较轻。
    摇椅形唇弓滑动法整体内收上颌前牙的力学机制研究
    胡嘉颖 , 刘佳莉（该作者为共一） , 林珍（该作者为第二作者） , 郭金泉（该作者为第三作者） , 石勰（该作者为第四作者） , 苏杰华
    录用日期: 2024-11-15
    [摘要](7) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：建立简化的参数化摇椅形唇弓（Rocking-chair Archwire，RCA）有限元模拟方法，探讨不同角度RCA在滑动法整体内收上前牙过程中的生物力学效应，为临床治疗提供指导。方法：在ANSYS中导入0.019×0.025英寸的标准唇弓模型，通过弹簧预载力模拟不同角度的RCA，实现参数化建模。建立含唇侧直丝弓矫治器、牙齿、牙周膜和上颌骨的三维有限元模型，分析1.5N颌内牵引配合不同深度RCA时前牙和后牙的位移及受力情况。结果：1、弹簧预载力为1.5N、3N、4.5N和6N时，RCA角度分别近似为5°、10°、15°和20°，模型构建灵活。2、平直唇弓颌内牵引时，前牙表现为冠舌向倾斜位移，随着RCA角度增大，中切牙冠舌向位移减少，侧切牙和尖牙冠压低、根舌向位移增加；当RCA为20°时，侧切牙和尖牙实现整体内收。3、RCA角度增大时，前磨牙伸长，磨牙表现为冠远中倾斜和压低趋势。4、RCA角度从0°增加到20°，前牙段垂直向压低力增加，M/F比值从9.75降至0.95，理论上有望实现前牙整体内收。结论：RCA能有效调控滑动法内收过程中前牙的移动方式，防止过度直立和伸长。粗方丝颌内牵引时，20°的RCA可达到良好的前牙转矩控制，有望整体内收前牙。
    一种基于双平面高速摄影的膝关节三维运动测量技术
    王建平 , 张俊 , 王彦清 , 李强 , 王金武 , 赵冬冬 , 曾西 , 胡海
    录用日期: 2024-11-15
    [摘要](3) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 为测量健康人和全膝关节置换术(TKA，Total Knee Arthroplasty)术后患者的膝关节三维运动。方法 本文将双平面高速摄影与人体膝关节运动分析理论相结合，提出了基于双平面高速摄影的膝关节运动学测量技术。结果 结果表明，在股骨相对胫骨的屈曲角上，人工膝关节峰值小于自然膝关节峰值，但在外展、外旋、外移和后移上，人工膝关节的峰值分别为14.8°、22.3°、12mm和15.7mm，要大于自然膝关节的6°、10°、3mm和11mm。另外，在近远端的运动表现上，人工膝关节为向近端移动，而自然膝关节相反，人工膝关节峰值为12.6mm大于自然膝关节的3.5mm。结论 双平面高速摄影技术在膝关节运动学的测量上具备有效性，可以为在体测量膝关节三维运动提供技术支撑。
    双平面X线辅助全髋关节置换术前三维规划技术流程专家共识(2024年版)
    曹力 , 蔡宗远 , 陈云苏 , 冯尔宥 , 关振鹏 , 侯志勇 , 黄伟 , 雷鹏飞 , 李春宝 , 李慧武 , 李凭跃 , 李晓明 , 饶志涛 , 田华 , 童培健 , 王飞 , 王广积 , 王娟 , 王坤正 , 王燎 , 王伟 , 夏亚一 , 许鹏 , 杨佩 , 姚琦 , 于腾波 , 张国强 , 周宗科
    录用日期: 2024-11-13
    [摘要](12) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    全髋关节置换手术（THA）是治疗老年股骨颈骨折、中晚期股骨头坏死及终末期髋关节骨关节炎的有效手段。然而，THA术后仍存在假体无菌性松动、周围骨折和假体脱位等严重并发症，这使得THA术前选择合适的髋关节假体型号和放置位置成为手术医师面临的重要挑战。目前常用的THA术前规划方法主要依赖二维X线或三维CT的静态影像，未能充分考虑髋关节在负重以及运动、腰椎-髋关节联合变化以及假体运动过程中撞击等问题。近来双平面X线影像系统作为一种新型在体、动态放射成像技术，为THA术前规划提供了全面、准确的动态三维数据。但目前关于双平面X线辅助THA术前三维规划的技术流程和专家共识尚未建立，影响了该技术的推广和应用。鉴于此，全国骨科专家和相关专业代表共同讨论提出七个共识问题，并通过对与会专家推荐意见的问卷调查得出“专家推荐率”和“强烈推荐率”。该共识旨在为双平面X线辅助全髋关节置换术前三维规划技术的规范化应用提供指导和参考。
    举重鞋不同中底材料对抓举发力阶段运动员足部力学响应特性的影响
    邓成 , 朱晓兰 , 郑志艺
    录用日期: 2024-11-13
    [摘要](6) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 建立足-举重鞋耦合模型，探讨中底材料变化如何影响抓举发力阶段的足部生物力学，优化举重鞋关键参数设置，降低运动员足踝损伤风险。方法 使用有限元方法构建足-举重鞋有限元模型并进行仿真计算，使用运动生物力学方法获取抓举动作运动学和动力学数据，使用统计方法验证模型有效性、对比抓举发力阶段举重鞋不同材料对运动员足底应力分布、骨骼应力、软组织应力及中底应变的影响。结果 中底热塑性聚氨酯(TPU)杨氏模量20MPa时运动员足底应力峰值达到最小，随后中底TPU杨氏模量的增大，足底应力峰值也随之增大；足部骨骼应力集中分布在足前掌第三、四和五跖骨处，第四跖骨出现应力峰值；中底杨氏模量的增大，跖骨区应力峰值逐渐降低，软组织应力峰值逐渐增大，中底应变降低。结论 中等硬度中底材料杨氏模量20-25MPa在减小足底压力和预防足踝骨骼损伤方面具有优势。
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