摘要:

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摘要:肌骨系统多体动力学仿真是解析人体运动生物力学机制的重要工具，其发展正从传统物理模型驱动向数据驱动、物理-数据混合驱动转变，本文对相关的新进展进行综述。传统的基于物理模型的肌骨系统多体动力学仿真已经在仿真度、优化方法、软件工具等方面发展非常充分，但由于依赖复杂实验数据与高计算量的微分方程求解，实际应用仍有很大限制。近年来，随着深度学习技术的快速发展，基于数据驱动的肌骨系统多体动力学仿真，已经在关节角度、位姿、地面反作用力、关节力矩、肌力的高效预测，以及外骨骼的控制算法等方面展现出了巨大优势，显著降低了参数测量复杂度。然而，纯数据驱动模型存在泛化性不足与生物力学规律失真的问题。为此，物理-数据耦合驱动模型通过嵌入牛顿-欧拉方程、肌肉本构方程等物理约束，结合物理信息神经网络等混合架构，在提升预测精度的同时保障解的生物合理性。当前研究仍面临跨尺度物理方程整合不足、多关节协同建模困难等挑战。未来需进一步优化模型架构，融合运动学无标记捕捉技术，并探索多尺度物理规律与个性化参数反演，以推动智能康复、运动评估等领域的应用转化。

摘要:运动功能障碍严重影响人的生活质量，是当前人类面临的最主要健康问题之一。运动与康复生物力学研究关注运动功能障碍，为运动功能评估、功能障碍干预技术和设备开发提供理论基础。2024年，运动功能障碍的生物力学研究领域成果丰硕。本文从运动功能的非接触评估、智能化功能障碍分类分级、运动功能障碍的神经生物力学机制3个方面，总结近1年来的研究进展，并探讨未来发展方向。

摘要:目的 探讨动态平衡测试期间膝骨关节炎（knee osteoarthritis , KOA）患者区别于健康受试者的脑电特征，研究大脑活动和膝骨关节炎之间的联系和影响。方法 15名KOA患者和17名健康受试者进行起立行走测试（timed up and go test , TUGT）和5次坐立测试（5-times sit to stand, 5STS），记录受试者大脑皮层中央叶CZ、C3、C4，顶叶PZ、P3、P4和枕叶OZ、O1、O2这 9 个电极δ（0.5~4 Hz）、θ（4~8 Hz）、α（8~14 Hz）、β（14~30 Hz）4个频段的脑电特征，并进行时域和频域分析。结果 KOA患者进行5STS时，δ频段C4、P3、P4电极和θ频段C4、P3、P4电极以及β频段P3、P4电极的时域幅值明显高于健康受试者（P<0.05）；β频段P3、P4和O2电极的脑电信号功率明显高于健康受试者。而KOA患者在进行TUGT时，除θ频段PZ电极的时域幅值明显比健康受试者低（P<0.05），其余频段的各个电极与健康受试者相比均无显著性差异；θ频段C3、CZ、C4、PZ、P4、O1、OZ、O2电极和α频段CZ、P3、PZ和OZ电极以及β频段CZ、P4、OZ和O2电极的脑电信号功率明显比健康受试者低（P<0.05）。结论 与健康受试者相比，在KOA患者进行 5STS期间，大脑顶叶区域的活动更强，而在TUGT期间，KOA患者的中央叶、顶叶和枕叶区域的大脑活动则比健康受试者弱。研究结果可为临床医生对KOA的预防和治疗提供一定参考。

摘要:目的 将非接触性前交叉韧带损伤（anterior cruciate ligament injury，ACLD）患者急性期健侧下肢的等速肌力指标和表面肌电（surface electromyography，sEMG）信号与健康人群进行对比，为ACLD患者健侧下肢继发性ACL断裂的预防提供理论依据。方法 以21名ACL急性期患者（ACLD组）和21名健康人（对照组）作为实验对象，进行髋屈、伸、内收、外展和膝屈、伸等速肌力测试，采集单腿跳跃动作时股内侧肌、股外侧肌、半腱肌、股二头肌、臀大肌sEMG信号，通过独立样本t检验分析两组之间相对峰力矩、拮抗肌比率、均方根振幅、共收缩指数等指标之间的差异。结果 ACLD患者健侧下肢的伸膝（P=0.040）和伸髋肌力（P=0.041）降低。在单腿跳跃落地动作中，在预激活阶段表现出较低的股内侧肌激活（P=0.014）,在反应阶段表现出较低的股内侧肌（P=0.030）和臀大肌（P=0.022）激活。此外，股二头肌-半腱肌（BF-ST）的共激活水平也降低（P=0.020）。结论 ACLD患者健侧下肢功能在损伤早期就出现变化，这可能提示了ACLD患者面临较大对侧下肢损伤风险的原因。

摘要:目的 通过支持向量机（support vector machine，SVM）分类器和特征选择方法探究髌股关节痛（patellofemoral pain, PFP）患者跑步中的动力学特征，为PFP的预防与康复提供理论支持。方法 使用SVM分类模型，根据受试者跑步的动力学特征对健康人（n=13）、PFP长病程患者（n=13）和PFP短病程患者（n=10）进行分类分析。通过特征选择方法筛选出对分类最有效的最小特征集。结果 构建的分类模型准确率达83.3%。筛选到的最小特征集中包含3个关键特征，其中PFP短病程患者表现为冲击谷值和主动峰值出现时间的延迟，而PFP长病程患者则表现为冲击峰-冲击谷斜率较低。结论 PFP短病程患者的主要表现是缓冲过程延长和蹬伸动作延迟，PFP长病程患者最主要的表现是垂直反作用力冲击峰-冲击谷斜率较低。这些特征揭示了PFP在不同病程的特异性特征，为制定个性化的康复方案提供依据。

摘要:目的 分析不同感官整合任务对女性髌股关节痛（patellofemoral Pain，PFP）患者步行时下肢生物力学特征的影响，并探讨这些特征与髌股关节应力（patellofemoral joint stress，PFJS）的关系，为预防PFP复发提供参考。方法 招募36名女性PFP患者，采集受试者步行时的运动学和动力学数据，通过单因素方差分析检验无任务、触觉整合任务、听觉整合任务及视觉整合任务对下肢生物力学特征的影响，通过Pearson相关分析探究上述生物力学特征与PFJS的关系。结果 与无任务相比，听觉整合任务下PFP患者的步长（P=0.004）和步频（P=0.001）显著降低，且二者与PFJS呈负相关（P＜0.050）。触觉整合任务使髋关节内旋角（P=0.001）、踝关节内翻角（P=0.022）显著增加，上述指标与PFJS呈显著正相关（P＜0.050）。视觉整合任务增大了PFP患者的髋关节内旋角（P=0.001）、膝关节屈曲角（P=0.019）、踝关节内翻角（P=0.003）和踝关节跖屈角（P=0.048）。这些生物力学特征与PFJS呈正相关（P＜0.050）。结论 听觉整合任务会使PFP患者的步长和步频降低，触觉和视觉整合任务会增加髋关节内旋角、踝关节内翻角。在此基础上，视觉整合任务还增大了步行时的膝关节屈曲角和踝关节跖屈角。整体看来，视觉整合任务对女性PFP患者步态生物力学的影响最大，这些生物力学特征变化与髌股关节应力升高有关。

摘要:目的 探究偏瘫患者视觉干预前后运动学及动力学特征变化对步态的即时影响。方法 招募30名视力正常偏瘫患者，选取不同屈光程度的平面镜（0°）、凹透镜（+150°、+450°）分别模拟正常视力、中度近视、高度近视情境进行直线行走测试，运用Qualisys三维动作捕捉系统、Kistler三维测力台对患者运动学和动力学参数进行采集，比较视觉干预前后相关指标差异性。结果 视力干预下,偏瘫患者的步长、步速、关节角度均会受到影响，尤其急性视力变化后患者患侧步长、踝关节角度存在显著差异。高度近视下,步长及步长对称性较中度近视下表现更好，但牺牲了步速。视力干预下,步长对称性、关节角度对称性有不对称趋势。压力中心（center of pressure, COP）及COP对称性方面，正常视力与高度近视间呈现极为显著差异。结论 急性视力变化会显著影响偏瘫患者步态，尤其在高度近视时步速降低和踝关节角度变化明显，中度近视时步速增加，同时各视力变化条件下COP对称性均降低，预示了更高的跌倒风险。偏瘫患者康复过程中，通过施行合理的视力评估和相应的干预措施，有望提高患者的行走能力和生活质量。

摘要:目的 探讨健康人、膝上截肢患肢者健侧下肢与残肢在不同步态时肌肉协同的差异，为假肢的肌电控制提供依据。方法 采集7位健康人和3位下肢截肢患者在行走、上下坡和上下楼梯时7块肌肉（4块大腿肌肉、3块小腿肌肉）的表面肌电信号，通过级联非负矩阵分解（concatenated non-negative matrix factorization, CNMF）提取肌肉协同权重W和时间激活系数H，利用决定系数R2对比W，基于统计参数映射（statistical parametric mapping, SPM）对比H，并选取激活峰值和激活积分进行层次聚类。结果 W对比结果显示，健康组和截肢组健肢存在1组相似的协同模式，而残肢侧的协同变异性更高。H比较表明，所有截肢者在整个步态周期上显示出统计学显著差异。时域特征的聚类表明，截肢被试在上坡时健肢侧肌肉需要更大的激活积分和激活峰值。结论 本研究深入探讨了下肢截肢者在不同步态的神经肌肉代偿策略，有助于对其步态康复提供理论指导，并助力于开发肌电信号控制的假肢。

摘要:目的 探讨动作任务与认知任务干扰介入对老年人下楼梯行走身体稳定性的影响。方法 共招募52名老年受试者，使用Vicon红外动作捕捉系统与Kistler测力台，同步采集老年人下楼梯行走时单任务（single task，ST）、动作任务（manual task，MT）和认知任务（cognitive task，CT）3种模式下的运动学与动力学数据。通过引入动态稳度（margin of stability，MoS）算法，对老年人下楼梯行走的身体稳定性进行量化评定。应用重复测量方差分析比较不同任务各指标组内差异。结果 相比于ST，老年人在MT和CT中步速显著减小（P<0.001），步频显著降低（P<0.001）；老年人在CT中步长显著减小(P=0.037)。前后方向身体动态稳定性指标方面，相比于ST，老年人在MT和CT中质心速度显著增大（P<0.001），外推质心的位置显著增大（P<0.001），MoS显著减小（P<0.001）；相比于CT，老年人在MT中质心位移显著增大(P=0.011)，质心速度显著增大（P=0.014），外推质心的位置显著增大（P<0.001）。内外方向身体动态稳定性指标方面，相比于ST，老年人在MT和CT中质心位移显著减小（P<0.001）；相比于ST，老年人在MT中外推质心位置显著减小（P=0.001），MoS显著增大（P=0.038）。结论 老年人下楼梯行走受到双任务干扰时，通过“减慢步速、降低步频、减小步长”的步态调整策略，内外方向的动态稳定性能够得到维持，但前后方向的动态稳定性仍显著降低，跌倒风险增大。

摘要:目的 研究学龄期关节过度活动（generalised joint hypermobility, GJH）儿童的步态特征。方法 应用三维运动捕捉系统及三维测力台采集56例GJH儿童及56例健康儿童步行时下肢关节的运动学和动力学数据，比较分析两组差异性。结果 运动学参数：GJH儿童组的支撑相足内翻角度均值（P=0.000）、最大髋内收角度（P=0.002）及最大足廓清角度（P=0.004）减小，支撑相足偏角均值（P=0.000）、最大足内旋角度（P=0.000）及支撑相中期膝关节屈曲角度（P=0.032）增加。动力学参数：GJH儿童组的膝关节（P=0.005）、髋关节（P=0.000）的最大功率及支撑相踝关节最大内翻力矩（P=0.009）减小。时空参数：GJH儿童组步长（P=0.001）、步速（P=0.000）及步频（P=0.000）减小，支撑相百分比（P=0.000）及步宽（P=0.000）增加。结论 GJH儿童的步行效率及平衡稳定性下降，踝关节存在力线排列异常问题，膝关节功能需要长期关注。

摘要:目的 探讨力量训练与柔韧性训练对老年女性跨越障碍运动策略与触障绊倒风险的影响。方法 25名老年女性随机分至力量训练组（n=13）与柔韧性训练组（n=12），分别进行12周相应的干预训练，干预前后运用三维运动捕捉系统采集跨越障碍的运动学数据。结果 两种训练均能够显著提升跨越25 cm障碍时的步速（P=0.033）、跨步长（P=0.020）与足尖距离（P=0.014）；时间和组别对跨越高度存在显著交互效应（15 cm：P=0.025；25 cm：P=0.019）；时间与组别对跨越25 cm障碍时内外方向的稳定裕度存在显著交互效应（P＜0.05）。力量训练组干预后的第1单支撑期最小稳定裕度（P=0.046）与足尖跨越至障碍物正上方时刻的稳定裕度（P=0.043）均显著增加。结论 力量与柔韧性训练方式均可改善老年女性跨越障碍的步态时空特征；相较于柔韧性，肌肉力量是限制跨越高度的主要原因，力量训练能够通过提高老年女性的跨越高度与动态稳定性，降低触障绊倒风险。

摘要:目的 探讨交叉平衡训练对前交叉韧带重建（anterior cruciate ligament reconstruction，ACLR）术后患者膝关节功能、动态平衡和股直肌激活的影响。方法 将40名ACLR术后5~6周患者随机分为实验组和对照组。实验组在常规康复基础上进行交叉平衡训练，对照组仅接受常规康复。评估膝关节功能（Lysholm评分）、动态平衡及股直肌表面肌电均方根值（root mean square,RMS），分析RMS与动态平衡指标的相关性。结果 干预后实验组的Lysholm评分显著高于对照组（P<0.01）。在平衡功能方面，实验组步态线长度和单支撑线长度均显著高于对照组（P<0.01），而内外侧位移在实验组显著低于对照组（P<0.01）。此外，实验组的股直肌RMS显著高于对照组（P<0.01）。股直肌RMS与步态线长度和单支撑线长度呈正相关，与内外侧位移呈负相关（P<0.05）。结论 交叉平衡训练显著提升了ACLR术后患者的膝关节功能、动态平衡能力和股直肌激活水平，支持了交叉迁移理论。研究结果表明，交叉平衡训练在ACL术后康复中具有一定的应用价值。

摘要:目的 明确太极拳练习对功能性踝关节不稳（functional ankle instability, FAI）患者单脚支撑平衡控制能力影响，并进一步观察踝关节注意焦点的追加效应。方法 46名FAI患者随机分为踝关节焦点组（n=16），自由焦点组（n=15）和对照组（n=15）。踝关节焦点组和自由焦点组进行为期10周的太极拳练习，其中踝关节焦点组在练习时将注意力集中于踝关节，自由焦点组无注意焦点要求；对照组保持原有的生活方式，不进行专门的体育活动。使用三维测力台和Y平衡测试（Y balance test, YBT）对干预前后单脚站立的静态（睁眼和闭眼）、动态（即刻和持续）平衡控制能力进行测量。结果 踝关节焦点组和自由焦点组睁眼和闭眼单脚站立的足底压力中心（centre of pressure, COP）前后、左右晃动距离均显著减小，YBT 3个方向的伸触距离均显著提升；踝关节焦点组跳跃落地单脚支撑时左右方向稳定指数和总体稳定性指数显著减小。在运动干预后，踝关节焦点组和自由焦点组睁眼单脚站立的COP左右晃动距离小于对照组；踝关节焦点组闭眼单脚站立的COP左右晃动距离小于自由焦点组和对照组；踝关节焦点组YBT后内、后外侧方向的伸触距离大于自由焦点组和对照组。结论 太极拳练习可以全面提高FAI患者单脚支撑站立时静、动态平衡控制能力，而追加踝关节注意焦点的太极拳练习更加有效，尤其表现在闭眼静态和持续动态单脚支撑站立时左右方向的平衡控制。

摘要:目的 观察KOA患者和健康人群在练习太极云手初学阶段的下肢动态稳定性和运动学、动力学特征差异。方法 招募30名太极初学者，包括15名KOA患者和15名健康对照组，在太极拳专家的指导下进行2 h太极云手练习。采用运动捕捉系统和三维测力台，采集并计算云手运动过程中左侧下肢的动态稳定性指标以及运动学和动力学指标。结果 与健康对照组相比，KOA患者在云手动作中表现出更小的内外侧倾斜角，踝关节背屈角度的均值和峰值均减少，髋关节内收角度峰值减少，而膝关节屈曲峰值力矩增大（P<0.05）。结论 KOA患者采用了适应性的姿势策略以维持太极云手运动中的横向稳定性，但在运动初学阶段应建议采用综合训练方案以减少下肢屈曲时的关节负荷。

摘要:目的 探究仿生物电刺激（bionic electrical stimulation，BES）联合抗阻夹腿训练对产后盆底功能障碍性疾病（pelvic floor dysfunction，PFD）的改善作用。方法 随机数表法将本205例PFD患者分为BES组（102例）与联合组（103例），均接受常规盆底肌训练。BES组此外加以BES干预，联合组加以BES联合抗阻夹腿训练，均治疗8周。对比两组治疗前后盆底肌力分级、盆底功能电生理指标、尿动力学及压力性尿失禁（stress urinary incontinence，SUI）分度/盆腔器官脱垂（pelvic organ prolapse，POP）程度。结果 治疗后，联合组盆底肌力分级、SUI分度及POP程度均显著优于BES组（P＜0.05）。治疗后，联合组Ⅰ类/Ⅱ类肌纤维疲劳度、阴道动态压力与快肌最大肌电值分别为（﹣1.20±0.35）%、（﹣0.90±0.30）%、（76.30±5.51）cmH2O、（43.00±5.82）μV，均显著高于BES组（P＜0.05）。治疗后，两组尿动力学各指标均明显改善，且联合组优于BES组（P＜0.05）。结论 BES联合抗阻夹腿训练能明显改善PFD患者盆底肌力、肌纤维疲劳度及尿动力学，进而减轻SUI/POP症状。

摘要:目的 构建基于3D打印矫形器三点力学数据与多种机器学习算法的青少年特发性脊柱侧弯（adolescent idiopathic scoliosis,AIS）Cobb角预测模型，以提供一种创新、无辐射的AIS早期临床筛查和监测方法。方法 采集AIS患者的临床数据及3D打印矫形器的力学数据，构建包含性别、年龄、疾病类型、体重和Risser评分等特征的综合数据集。使用随机森林、支持向量回归、梯度提升回归机、极限梯度提升、轻量级梯度提升机和类别提升六种算法构建并评估Cobb角预测模型性能。结果 梯度提升回归机模型在多项评估指标上表现最佳，精确率达到0.937、召回率为0.818、F1-Score为0.949、曲线下面积（area under the curve,AUC）为0.843，在验证集中该模型的预测值准确率达到0.942，与实际Cobb值拟合较好。结论 基于力学数据和机器学习的Cobb角预测模型有效避免了早期临床筛查中传统全脊柱X线片检查的辐射风险，实现了AIS患者的非侵入性评估，提高了筛查和监测的安全性和效率，为临床医生提供了有力的辅助决策工具，具有重要的临床意义。

摘要:目的 研究矫形器修型量对脊柱侧弯矫正效果及支撑界面压力的影响。方法 建立脊柱侧弯有限元模型模拟矫形器装配效果。矫形器简化为4个施力区（左肋区、右肋区、左前区和右后区），模拟6种修型工况：模型1、2、3左前、右后区修型量保持20 mm，左、右肋区均分别施加20、25、30 mm位移载荷；模型4、5、6左、右肋区修型量保持25 mm，左前、右后区均分别施加15、20、25 mm位移载荷，计算侧凸脊柱Cobb角、顶椎旋转角度（apical vertebra rotation,AVR）和支撑界面压力。结果 模型1、2、3中Cobb角矫正度数分别为8.94°、15.62°、17.91°，AVR矫正度数分别为7.53°、6.69°、5.87°；模型4、5、6 Cobb角矫正度数分别为14.55°、15.62°、16.09°，AVR矫正度数分别为5.25°、6.69°、8.63°。模型6的Cobb角和AVR矫正率分别为45.48%和41.22%，综合矫形效果最明显，其最大支撑界面压力为26.51 kPa。结论 修型量对脊柱侧凸Cobb角和AVR的矫正具有积极影响；左、右肋区施力对Cobb角的矫正起主要作用，左前、右后区施力对脊柱去旋转起主要作用；各区域修型量为25 mm可产生较好的矫正效果。本研究可为临床矫形器的设计提供数据支撑。

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，以实现个性化、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（polyether ether ketone，PEEk）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PEEk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。

摘要:目的 对一款全新的膝关节助力矫形器进行生物力学分析。方法 使用一种液体弹簧驱动的自身力源膝关节助力矫形器，并对穿戴前后的4种运动进行实验测量（水平行走、坐下站起与上下楼梯）。随后使用人体骨骼多体动力学模型对膝关节、髌股关节和髋关节的关节角度与关节压力进行计算分析。通过对穿戴前后关节角度与关节压力的对比，研究此款膝关节助力矫形器对人体下肢关节生物力学的影响。结果 在水平行走时，矫形器会减小穿戴一侧膝关节运动角度；坐下站起时，矫形器会减小穿戴一侧膝关节的关节压力。穿戴矫形器对坐下站起时的关节角度无显著影响，但双侧膝关节与髌股关节的关节压力均有下降。上下楼运动中，膝关节角度穿戴侧与未穿戴侧的变化趋势相反，最大增加了(14.3±3.6)%。结论 膝关节助力矫形器在日常运动中可以降低膝关节与髌股关节的运动角度与关节压力，为膝关节相关疾病患者提供了一种降低膝关节负荷的保守治疗手段。 关键词：膝关节助力矫形器；骨骼肌肉模型；生物力学；运动学；步态

摘要:目的 探讨静脉血管暴露于动脉力学环境后Piezo2在静脉血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）功能异常及新生内膜增厚中的作用，揭示其在冠状动脉旁路移植术（coronary artery bypass grafting，CABG）和自体动静脉内瘘（arteriovenous fistula，AVF）术后静脉再狭窄中的潜在价值。方法 通过GEO2R与GO分析AVF、移植静脉与正常静脉转录组数据的差异表达基因；免疫荧光染色检测2例AVF临床样本中Piezo2的表达情况。在体外细胞实验中，使用FX-5000TM周期性张应变加载系统，对静脉VSMCs施加1.25 Hz、15%幅度的周期性张应变模拟动脉条件，Western Blot检测Piezo2、VSMCs表型标志分子SM22及增殖相关分子PCNA表达变化；应用无Ca2?培养基去除细胞外Ca2?，分析Ca2?对张应变引起的相关分子变化的影响。结果 转录组学数据分析显示，与正常静脉相比AVF和移植静脉中Piezo2表达均上调。AVF临床样本切片的免疫荧光染色结果显示，与正常静脉相比，AVF组织中Piezo2表达上调；并且在AVF的增生内膜组织中显示出更明显的Piezo2表达上调和SMA表达下调。细胞实验结果显示15%张应变上调Piezo2、PCNA表达，下调SM22表达，提示动脉条件张应变促使静脉VSMCs从收缩型向合成型表型转变；去除细胞外Ca2?部分逆转了张应变引起静脉VSMCs表型转换与增殖。结论 静脉暴露于动脉力学环境后，可能通过上调Piezo2诱导VSMCs表型转换促进静脉血管内膜增生。研究结果为CABG和AVF术后静脉再狭窄的防治提供基于力学生物学的新思路和潜在靶点。

摘要:目的 探究不同间隙情况（上下轴向间隙相等、上下轴向间隙其一变化和叶轮轴向偏移）对血泵效率、溶血性能影响。方法 通过计算流体力学对3种间隙情况的血泵进行数值模拟。结果 对于效率，上下轴向间隙相等、下轴间隙不变及叶轮轴向偏移时减小上轴间隙可提高血泵效率，分别提高0.85%、1.71%、2.90%。上轴间隙不变下轴间隙减小呈现相反趋势，减小1.18%。对于溶血，在前两种间隙情况下增大间隙均可减小溶血指数，而叶轮轴向偏移会增大溶血指数，其中上轴间隙不变下轴间隙为0.3 mm时溶血指数最大，为；上下轴向间隙为0.7 mm时溶血指数最小，为。结论 改进血泵间隙有助于优化血泵性能。研究结果可为血泵间隙结构设计与优化提供一定参考。

摘要:目的 测量健康志愿者和全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）术后患者的膝关节三维运动。方法 建立膝关节胫股骨的坐标系，并据此在骨标志处粘贴标记点，随后采用双平面高速摄影测量方法进行人体膝关节三维运动测量，并依据坐标变换进行数据处理。结果 对比内收外展、内外旋转、内外平移和近远端移动的峰值，人工膝关节要大于健康膝关节（P<0.05），但在后移上两者之间的差异没有统计学意义（P=0.05）。结论 通过测量健康志愿者与TKA患者的膝关节运动，不仅揭示了两者在膝关节运动上的差异，也说明双平面高速摄影技术在膝关节运动学测量的有效性。

摘要:目的 提高三手性蜂窝夹芯结构的力学性能，符合椎体植入物结构的设计标准。方法 通过添加辅助支撑结构进行优化设计，构建类手性蜂窝夹芯结构，采用有限元法研究辅助支撑结构对类手性蜂窝夹层结构的影响和支撑位置与力学性能指标之间的关系，并讨论不同结构的变形机制对力学性能的影响。结果 与三手性蜂窝夹层结构相比，类手性蜂窝夹层结构都具有较优的力学性能，其中辅助支撑结构垂直于韧带的类手性蜂窝夹层结构的力学性能最优，该位置为最佳的支撑位置。当体积作为控制变量，类手性蜂窝夹层结构在方向的压缩刚度、刚度质量比和横向应变与支撑位置的变化显著性相关，且均为正相关。结论 作为一种新型类手性蜂窝结构，该结构为蜂窝夹层结构作为椎体植入物结构的优化设计和临床应用提供生物力学依据。

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1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、7、9、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、9 mm模型的假体稳定性较差，微动峰值超过50 μm，且胫骨内部应力峰值分别为30.75、29.86 MPa，超出了松质骨屈服应力；7、5 mm模型的胫骨应力在合理范围内，且平均微动峰值仅为42.66、40.32 μm，相比之下，5 mm模型假体的初期稳定性最好。结论 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。研究结果为Salto假体结构参数的改进提供理论依据，对临床手术假体选择有一定价值，有助于改善全踝置换效果。

摘要:目的 研究不同应变率下膝关节不同区域软骨的压缩松弛行为，构建各区域软骨的黏弹性力学本构，为软骨相关疾病预防、软骨修复材料研发提供参考。方法 对比格犬膝关节软骨进行区域划分，通过万能试验机测试各区域软骨在不同加载应变率下的单轴非围限压缩松弛性能，并构建本构模型。结果 软骨表现出明显的应力衰减，归一化应力降幅随着应变率的增加而显著增加，胫骨外侧中心平台软骨在应变率5×10-4 s-1时归一化应力降幅为19%，应变率5×10-2 s-1时归一化应力降幅增加至69%，各应变率下松弛平衡应力几乎持平。建立各区域软骨的Ogden-Prony黏弹性模型，拟合度R2>0.98。结论 膝关节软骨在松弛试验中表现出显著的黏弹性响应，其压缩松弛性能具有率相关性和区域相关性，Ogden-Prony黏弹性模型能够反映软骨应变率依赖的应力松弛行为。

摘要:目的 探究不同pH条件下ADAMTS13的构象态。方法 利用原子力显微镜对两种拉伸体系（Biotin-Streptavidin体系和6×His-Anti-His抗体体系）下的ADAMTS13分子进行拉伸，并分析断裂力和分子轮廓长度。结果 pH7.4条件下，利用Biotin-Streptavidin体系拉伸ADAMTS13时，分子轮廓长度平均值为（30.93 ± 1.56）nm，其频数分布为双峰分布，峰值位置分别为（22.12 ± 0.01）、（49.57 ± 0.05）nm；利用6×His-Anti-His抗体体系拉伸ADAMTS13时，分子轮廓长度平均值为（32.77 ± 0.72）nm，其频数分布为双峰分布，峰值位置分别为（25.73 ± 0.16）、（43.84 ± 0.63）nm。pH6.0条件下，利用Biotin-Streptavidin体系拉伸ADAMTS13时，分子轮廓长度平均值为（47.07 ± 1.6 nm），其频数分布为3峰分布，峰值位置分别是（22.00 ± 1.25）、（55.09 ± 2.62）、（76.69 ± 3.06）nm。与pH7.4相比，pH6.0时ADAMTS13的构象更为伸展。结论 ADAMTS13在pH7.4时存在“闭合”构象态和中间构象态；而在pH6.0时，ADAMTS13存在“闭合”构象态、中间构象态和“开放”构象态。研究结果有助于进一步理解ADAMTS13在正常生理和血栓性血小板减少症紫癜中的作用，为新型重组ADAMTS13药物的开发提供思路。

摘要:目的 分析循环肿瘤细胞（circulating tumor cells，CTCs）在分叉微血管中的运动、变形和黏附行为，揭示其在不同流场条件下的动力学行为，探究其在癌症转移过程中的作用规律。方法 采用细胞尺度建模方法，结合浸入边界-格子玻尔兹曼方法（immersed boundary-lattice Boltzmann method，IB-LBM）和黏附动力学模型，模拟CTC在微血管中的运动和黏附过程。结果 CTC的黏附行为明显受雷诺数（Re）和细胞表面弹性模量的影响。当Re=0.003时，CTC的黏附行为最为稳定；弹性模量较低的CTC在黏附过程中形变更为明显，并且表现出更强的黏附力。结论 CTC的力学特性和流场条件共同决定了其在微血管中的输运和黏附特性，Re和弹性模量的高低对CTC的变形和黏附起关键作用。研究结果对CTC的黏附特性进行机理解释，为癌症研究中的预防和治疗提供了新的潜在方向。

摘要:目的 系统研究一指禅推法在风池穴定点操作下不同施力条件下的生物力学特性，以提供精准量化数据，提升治疗效果。方法 招募10名具有高级职称的推拿医师，应用德国Novel Pliance-X 32 Expert手套动态压力分布测量系统，记录推拿医师在风池穴定点执行一指禅推法时，轻、中、重3种施力强度下3 min力学参数。数据分析选取力学输出稳定的中段1 min数据，评估最大压力、平均压力、峰值压强、平均压强、压力-时间积分（force-time integral, FTI）、压强-时间积分（pressure-time integral, PTI）及操作频率等关键力学指标。结果 在轻、中、重3种施力条件下，高级职称推拿医师在风池穴定点操作的一指禅推法的最大压力均值分别为6.31、9.45、18.27 N，平均压力均值分别为3.31、5.64、9.05 N；峰值压强均值为26.10、34.80、70.00 kPa，平均压强均值为11.95、21.00、26.15 kPa；FTI均值为55.65、182.10、225.21 N·s；PTI均值为167.10、489.59、795.83 kPa·s；操作频率均值分别为156.00、150.60、154.80次/min。结论 10名高级职称推拿医师在轻、中、重3种手法的自我界定和客观测量力学参数之间表现出较高的一致性，反映了推拿医师在不同施力条件下对手法力度的精确掌控，验证了一指禅推法在实际应用中的可操作性与可重复性，为量化研究和制定规范化临床操作标准提供可靠依据。

摘要:目的 构建透明可视化的人体椭圆囊仿生模型，探究椭圆囊直线加速度的生物力学响应。方法 采用3D打印技术和PVA-明胶复合水凝胶制作方法，成功制备了与人体比例为10︰1的可视化椭圆囊物理模型。通过对该模型进行变加速和变方向刺激实验，探究椭圆囊囊斑的生物力学响应。结果 在1~5 Hz正弦往复直线激励下，仿生囊斑的响应振幅从4.11 μm增长至48.82 μm；仿生囊斑的响应振幅随着加速度的增加而线性增长。此外，囊斑还表现出对特定方向加速度的响应变形差异。结论 制备的仿生椭圆囊模型能够准确模拟人体椭圆囊的工作机制,有望为前庭功能障碍的病理研究提供了新途径，并为仿生技术在生物医学工程领域的应用拓展了新方向。

摘要:人体重力线（gravity Line, GL）是穿过人体重心（centre of gravity, COG）的1条虚拟垂线，对于评估人体生物力学具有重要意义。由于GL无法直接通过影像学方法确定，其在过去的研究和临床应用中受到了一定限制。然而，随着科技进步，GL的测量和应用已经取得了显著进展，成为传统放射学测量的重要补充，并在脊柱领域展现出日益广泛的应用前景。本文综述了GL解剖基础、测量方法以及其与其他常用垂线的关系，进一步总结了GL在脊柱领域中的临床应用现状，并对其在脊柱疾病诊断和治疗中的潜在作用进行了深入讨论。期望研究结果能够为脊柱疾病的诊断和治疗提供新的视角，并推动GL在脊柱领域的进一步研究和应用。

摘要:恶性骨肿瘤手术切除常导致下肢长骨干骺端骨缺损。干骺端的形态异型性是传统治疗方法难以匹配目标缺损区域的原因。3D打印钛金属骨修复支架因其能够实现良好的外形匹配并提供足够的力学支撑，成为目前临床上有效的干骺端骨缺损治疗手段，然而现有常用骨支架难以精准匹配骨缺损部位生物力学环境，导致支架内部骨长入并不理想，术后假体松动断裂时有报道。骨作为一种高度力学敏感的器官，其命运受力学信号调节。因此，从生物力学角度出发进行骨支架设计以实现骨修复支架与骨的力学适配，是影响骨缺损重建成败的关键因素。本文主要介绍干骺端骨缺损修复力学影响因素及与骨生物力学适配3D打印钛金属骨修复支架设计的研究进展，为骨支架的生物力学优化设计提供理论参考。

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；然后阐述AGEs及其受体（receptor for AGEs，RAGE）导致骨退变的生物学机制；最后探讨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。

摘要:主动脉腔内血流动力学复杂，其产生的机械力学刺激对主动脉扩张疾病的发生发展起关键作用。内皮细胞作为血管内膜的关键组成，通过力学感受器对血流引起的微环境变化做出精准响应。这些力学感受器包括离子通道、受体酪氨酸激酶和膜结构等，它们将机械应力转换为生化信号，从而影响血管的生理功能和病理变化。近年来，针对内皮细胞力学感受器在主动脉扩张疾病中的作用机制研究取得了显著进展。 本文总结力学感受器介导内皮细胞功能调控主动脉扩张疾病的研究进展，并对未来的研究方向进行展望，以期为开发临床治疗策略提供新视角和新靶点。