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    • 自体血液回收分离设备的设计与离心参数优化
    刘松 , 刘炳荣 , 王亚琴 , 涂梦杰 , 苏军
    录用日期: 2025-06-19
    [摘要](5) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的:针对急救外科手术中自体血液回收的需求,开发一种自体血液回收分离设备,并研究离心转速对红细胞分离性能的影响。方法: 对自体血液回收分离设备进行整机设计,建立血液分离运行过程模型,分析离心杯运动过程,进行设备结构模态分析。通过实验研究离心转速对血液分离温升、噪声、振幅以及红细胞回收率等关键性能参数的影响。结果: 实验结果表明,离心转速每上升2000 r/min,离心杯血液分离温升幅值不超过5.2 ℃,设备运行至最高转速7000 r/min时,最高温度不超过42.2 ℃。满载时设备工作噪声不超过55.7 dB,离心杯产生的振幅不超过0.068 mm。红细胞回收分离实验测得红细胞回收率平均值为91.66%。结论: 所设计的自体血液回收分离设备能够有效进行红细胞回收,且离心转速对血液分离性能具有显著影响。在所研究的转速范围内,设备运行稳定,温升、噪声和振幅均在可接受范围内,红细胞回收率满足要求,验证了血液分离的可行性。
    无托槽隐形矫治联合II类牵引内收前牙的三维有限元分析
    李振霞 , 付亦蛟 , 黄兴太 , 郑轶刊 , 侯俊祥 , 刘超
    录用日期: 2025-06-19
    [摘要](5) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：研究无托槽隐形矫治联合II类牵引内收上前牙的生物力学特征，比较两种牵引方式的差异。方法：基于1个磨牙远中关系、拔除4颗第一前磨牙的病例，建立三维有限元模型，模拟前牙整体内收0.2 mm时的牙位移、受力及牙周膜应力分布。工况一：无牵引；工况二：120g II类牵引，上尖牙、下第一磨牙矫治器切割牵引钩；工况三：120g II类牵引，矫治器开窗配合粘接牵引扣于相同牙位。结果：II类牵引显著增强上前牙舌向及下后牙近移趋势，减少上后牙近移及下前牙舌移。水平向牙受力小。矢状向，工况二平均有效减少上后牙近移力0.13N，平均增加下后牙近移力0.31N，工况三显著增加上尖牙远移力0.40N和下第一磨牙近移力1.14N。垂直向，工况二增加上前牙伸长力平均0.22N及下第二磨牙伸长力0.20N；工况三增加上尖牙伸长力0.91N，减少下第一磨牙压低力0.27N，减少第二磨牙伸长力0.25N。三组牙周膜应力分布总体相似，工况三下颌第一磨牙最大主应力分布范围增大，数值显著升高。结论：工况二更有利于保护上后牙支抗、实现下后牙整体近中移动，工况三显著增加上尖牙伸长力和远移力、下第一磨牙近移力，但未显著增加牙周风险。
    骨细胞的生物力学特性和力学生物学响应
    王圆 , 杨海胜
    录用日期: 2025-06-17
    [摘要](3) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    骨细胞是骨内主要的力学感受细胞,其力学特性及对力学信号的感知和响应对骨骼的生长发育、重建和再生至关重要。然而,目前针对骨细胞的研究仍存在诸多未解问题,例如骨细胞的生物力学特性、骨细胞对不同形式力学刺激的生物学响应规律等。因此,本文总结了骨细胞的生物力学特性(弹性模量、粘弹性行为和膜张力等),同时探讨了骨细胞在流体剪切应力、拖拽力和静水压力等不同形式力学刺激作用下的生物学响应规律,以期为更精准的骨细胞力学建模提供参考,也有望为临床相关疾病的诊断提供依据,同时对深入理解骨重建和再生的力学生物学机制具有重要意义。
    单细胞几何形态调控细胞骨架收缩力影响黑色素瘤细胞自噬
    严然 , 杨睿 , 张译兮 , 闫巍 , 杨露 , 李顺 , 刘贻尧
    录用日期: 2025-06-17
    [摘要](5) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：肿瘤细胞在微环境中受到挤压、拉伸等作用会引起细胞形态结构的改变。自噬作为细胞应对物理微环境改变的适应机制是否会受到细胞形态变化的调节？我们希望以黑色素瘤细胞为例，探索细胞几何形态变化对细胞自噬的影响及其调控机制，帮助我们深入认识细胞形态与肿瘤细胞特性和表型间的联系。方法：软光刻技术制备四种（圆形、三角形、1:1矩形、1:4矩形）单细胞微图案阵列。限制A375细胞形态后，使用雷帕霉素诱导细胞自噬、布雷他汀抑制肌球蛋白活性、shRNA沉默YAP。分析F-actin细胞骨架与LC3B、G-actin、Myosin ⅡA、HDAC3等蛋白水平。结果：纵横比1:4矩形细胞中LC3B点状物数量增加，自噬增强；F-actin荧光强度与F/G-actin比值增加，细胞骨架重排；Myosin ⅡA荧光强度增加，收缩力增强，细胞核拉长。沉默YAP后细胞自噬减弱，纵横比1:4矩形细胞较其他形状细胞YAP核质比较增加；布雷他汀抑制细胞收缩力后F-actin束状纤维消失，纵横比1:4矩形细胞较其他形状细胞HDAC3核质比降低。结论：细胞几何形态通过影响细胞骨架组装和肌动球蛋白收缩力，调控细胞核形态、促YAP核质比增加、HDAC3核质比降低，提高核内组蛋白乙酰化水平。该研究揭示了肿瘤细胞形态学特征与生物学行为的关联，为诊疗提供新视角和干预策略。
    基于低分辨率电磁断层扫描成像探究大脑运动皮层电位与用力知觉水平的关系
    郭峰 , 张天宇 , 魏莱 , 岳亚慧 , 戴君瑶 , 付红春
    录用日期: 2025-06-12
    [摘要](7) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：本研究探究人体不同程度用力知觉水平与大脑运动皮层相关电位之间的关系。方法：本研究选取15名男性健康受试者为研究对象，令其右手分别以30%MVC和50%MVC的力量水平进行100次间歇性地握拉测力计的等长收缩运动，进而诱发不同程度用力知觉水平。在运动过程中，同步记录受试者主观用力知觉等级(rate of perceived effort, RPE)、右侧前臂指屈肌表面肌电及脑电，并计算其运动相关皮层电位（movement-related cortical potential, MRCP）和基于低分辨率电磁断层扫描成像（standard low resolution electromagnetic tomography, sLORETA）的脑源电流密度值。结果：数据表明随着力量负荷从 30% MVC 增至 50% MVC以及疲劳程度加深，受试者的RPE得分显著增加（P ≤ 0.0002）、指屈肌表面肌电信号幅值显著增加（P ≤ 0.00021），频率显著降低（P ≤0.0236）、运动对侧大脑半球运动皮质区C3 电极的MRCP峰值电位水平显著增加（P ≤ 0.0035）。sLORETA脑源分析结果表明，随着力量水平增加以及更深程度疲劳的发生，MRCP峰值电位的sLORETA脑源电流密度值显著增加（P < 0.0001）。而且RPE与运动皮质区最大sLORETA电流密度值之间呈高度正相关r = 0.809，P < 0.0001。结论：本研究通过实验数据直接证明了人体不同程度用力知觉变化与大脑运动皮质区神经元电活动之间存在密切的相关性。本研究为运动强度主观评估提供了神经电生理标志物，对于评价脑卒中患者脑功能恢复以及运动训练中中枢疲劳的监控具有实践意义。
    新型太极拳训练对膝骨关节炎患者坐站及站坐期间重心控制和运动学的影响
    吴思玲 , 侯美金 , 黄小菲 , 张涵婧 , 王芗斌
    录用日期: 2025-06-12
    [摘要](9) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 太极拳训练是膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）患者常见的保守治疗方式，但目前关于KOA患者的太极拳训练方案选择仍存在争议。本研究旨在探究为期12周的新型太极拳及八式太极拳训练对KOA患者坐站及站坐期间重心控制及运动学的影响，为KOA患者优化太极拳训练提供理论和实践依据。方法 将68名KOA患者随机分为新型太极拳组（n=36）和八式太极拳组（n=32）后，进行为期12周的太极拳干预，最终纳入新型太极拳组26人，八式太极拳组29人。干预前后使用三维运动分析系统对KOA患者30秒座椅站立测试进行动作采集，使用Visual 3D软件分别计算坐站及站坐期间重心（center of mass，COM）的位移、移动曲线下的面积、移动速度的最大值以及躯干、骨盆以及下肢髋、膝和踝关节的关节活动范围（range of motion，ROM）。结果 与干预前相比，新型太极拳和八式太极拳干预后坐站及站坐期间COM内外侧移动距离及前后侧移动曲线下面积均显著减少，且站坐期间新型太极拳组均显著小于八式太极拳组（0.05±0.02 m vs. 0.07±0.02 m，P=0.010；0.83 m2±0.17 vs. 0.97±0.24 m2，P=0.049）。与干预前相比，新型太极拳组站坐期间COM前后侧的移动曲线下面积及转移时间均显著减少（P=0.036；P=0.015）。新型太极拳训练后坐站期间踝关节屈伸（P=0.044）、内外翻（P=0.023）ROM均显著增加，髋关节屈伸（P=0.015）、骨盆前后倾（P=0.018）及躯干旋转（P=0.001）的ROM均显著下降，站坐期间踝关节内外翻（P=0.046）、内外旋（P=0.010）均显著增加，髋关节屈伸（P=0.018）、骨盆前后倾（P=0.028）均显著减少。八式太极拳仅站坐期间骨盆内外旋显著减少（P=0.012）。与八式太极拳相比，新型太极拳组坐站期间髋关节屈伸（72.13±10.01 °vs. 78.71±6.20 °，P=0.023）、躯干旋转（2.16±0.63 °vs. 2.96±0.81 °，P＜0.001）ROM及站坐期间躯干旋转ROM（2.23±0.67 °vs. 2.80±0.76 °，P=0.005）均显著减少，站坐期间踝内外翻ROM（4.73±2.78 °vs. 3.66±2.09 °，P=0.049）显著增加。结论 与八式太极拳相比，新型太极拳可显著增强KOA患者的COM的控制和关节运动表现，从而改善其姿势控制能力。新型太极拳方案给KOA患者提供了一种合适且有效的锻炼方式。
    腰椎斜扳法的力学特征及其数字化分析研究
    韩佳婧 , 张琳聆 , 陈明龙 , 詹红生 , 赵咏芳 , 王辉昊
    录用日期: 2025-06-10
    [摘要](5) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的:本研究旨在探讨腰椎斜扳法的力学特征,并通过数字化测量技术对其关键力学参数进行数字化分析。方法:采用Tactilus压力分布传感器系统,对上海石氏伤科第五代学术传承人詹红生教授腰椎斜扳法的关键力学参数进行采集与分析。结果:腰椎斜扳法肩位的预加载相均值力、冲击相均值力、预加载相峰值力、冲击相峰值力均高于臀位；时长方面,肩位预加载相时长比臀位短0.71s,冲击相时长则短0.08s。肩部与臀部的扳推力各力学指标之间呈显著正相关。结论:通过分析术者腰椎斜扳法的力学参数发现"重力代偿"体位可显著降低发力强度,个体化施力与定位后斜扳兼顾斜扳法操作的安全性与有效性,为腰椎斜扳法技术的规范化传承与提升其临床治疗效果和安全性,提供了客观量化的数据参考和经验借鉴。
    步行功率预测中的机器学习模型比较及传感器放置位置评估
    王刚 , 赵子谦 , 郭瑞凝 , 刘宇 , 钱振宇
    录用日期: 2025-06-10
    [摘要](11) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 准确便捷地监测步行功率具有重要意义，但目前缺乏相关的系统评估。因此，本研究旨在探究基于惯性传感器（Inertial Measurement Unit, IMU）数据的五种机器学习模型预测实时步行功率的性能差异，并评估不同IMU放置位置方案对预测性能的影响，以期为大众健身和运动干预提供理论依据。方法 同步采集七个部位IMU、运动捕捉及测力台数据。将基于环节动力学计算的功率作为金标准，建立了18083条步行功率的数据集。对比了弹性网络、随机森林、极限梯度提升（Extreme Gradient Boosting, XGBoost）、人工神经网络和门控循环单元五种机器学习模型的预测性能，并采用留一交叉验证进行评估。基于XGBoost特征重要性确定重要的IMU位置。结果 XGBoost在七个IMU配置下性能最优（r=0.862），且推理时间满足实时需求（8.29 ms）。踝部IMU数据在预测中最重要，占28.64%。踝部+腕部IMU组合在双IMU配置中的综合性能最佳，踝部IMU在单IMU配置中预测性能最佳。结论 XGBoost在多个传感器中展现显著优势，踝部+腕部双IMU配置兼顾精度与可穿戴实用性，为运动干预中的负荷计量提供理论支持。
    梯度Voronoi多孔结构压缩力学性能仿真分析
    门玉涛 , 刘鹏 , 王同昊 , 胡白冰 , 张春秋
    录用日期: 2025-06-09
    [摘要](11) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的多孔结构的形态及力学性能是影响骨植入物效果的一个重要因素。本文基于voronoi原理设计了一种由种子点自下而上梯度分布而形成的梯度不规则多孔结构，研究在给定区域内梯度大小和建模参数与压缩力学性能之间的关系。方法 参数化构建了不同单向梯度、不同缩放系数以及不同种子数的梯度Voronoi多孔结构，采用有限元技术，仿真多孔结构单向压缩及压缩破坏演化过程。结果构建的梯度Voronoi多孔结构的孔隙率与比表面积的分布范围为65.02~85%、4.536~6.632mm-1；模型的等效压缩弹性模量随着缩放系数和单向梯度的增大而快速提升，范围为3.927~14.507GPa。而种子数对结构强度的提升存在阈值效应。压缩破坏时的裂纹走向随着模型梯度的增大而发生改变，模型的断裂形貌会由水平裂纹变为与轴线约为45°的斜向裂纹，而缩放系数与种子数对模型的裂纹影响较小。结论在设计满足特定压缩力学性能与结构失效模式的梯度Voronoi多孔结构时，应以梯度与缩放系数为主要调控手段，以实现对结构强度与多孔结构抗断裂性能的精准控制。
    基于析因设计探讨不同频率-压力组合一指禅推对脾虚FD兔胃肠功能的影响及其交互作用
    张薇 , 潘琪 , 谢沐云 , 王继红
    录用日期: 2025-06-09
    [摘要](9) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 探讨不同频率-压力组合一指禅推对脾虚FD兔胃肠功能的影响及其交互作用。方法 选取30只家兔随机分为空白对照组（K组）、模型组（P组）、低频-低压组（A组）、低频-高压组（B组）、高频-低压组（C组）、高频-高压组（D组），共6组。除 K 组外，其余组均造脾虚FD模型，P组为模型对照组，A、B、C、D组分别于家兔腹部中脘穴、天枢穴进行为期10天的一指禅推法治疗，手法结束后观察小肠推进率、血清胃动素（MLT）、D-木糖及血管活性肠肽（VIP）水平。结果 ①与K组相比，P组小肠推进率、MTL、D-木糖水平显著降低（P＜0.05），VIP水平显著升高（P＜0.05）。与P组相比，A、B、C组小肠推进率、MTL、D-木糖水平升高（P＜0.05），D组无明显降低（P＞0.05）；B、C组VIP水平降低（P＜0.05），A、D组无明显改变（P＞0.05）。②一指禅推法频率与压力在调节小肠推进率、MTL、D-木糖、VIP水平方面均存在交互作用，除VIP外，在低压作用下，频率的简单效应不显著（P＞0.05），在高压作用下，频率的简单效应显著（P＜0.05）。结论 不同频率-压力组合一指禅推对脾虚FD兔胃肠功能的影响不同，一指禅推法的频率与压力之间存在交互作用，不同的施术频率需要在一定的压力下才存在效应关系，其中低频-高压组为最佳参数组合。
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