医用生物力学杂志
Journal of Medical Biomechanics
- 主管单位： 中华人民共和国教育部
- 主办单位： 上海交通大学
- 影响因子： 0.85
- 审稿时间： 1-3个月
- 国际刊号： 1004-7220
- 国内刊号： 31-1624/R
- 论文标题 期刊级别 审稿状态
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垂直梯级载荷下人体全骨盆轴向刚度分析
目的 分析垂直梯级载荷下人体全骨盆在双腿站立位时的轴向刚度.方法 短期福尔马林固定全骨盆标本9具,按测试顺序编号1#-9#;分别在0-500N,100N的梯级载荷下对标本进行垂直轴向加载;利用电子万能试验机横梁传感器所采集的载荷-位移数据计算全骨盆轴向刚度.结果 骨盆轴向刚度数值个体差异较大(P=0.815),400-500N时轴向刚度为(443.6±190.9)N/mm;采用聚类分析法将骨盆分为3组(第1组:1#,2#,3#,5#,9#;第2组:4#,6#,8#;第3组:7#),经方差分析各组间的刚度有统计学差异(P<0.05);在梯级载荷下骨盆的轴向刚度变化趋势不同,第1组和第3组共6具标本轴向刚度随载荷增加而增大,第2组3具标本轴向刚度随载荷增加而先增大后减小.结论 在生理范围内垂直梯级载荷下,人体全骨盆轴向刚度数值和变化规律存在较明显的个体差异,本组防腐骨盆标本轴向刚度总体上随载荷增大而增大.
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循经低流阻通道组织液压的初步观察
目的 测量循经低流阻通道与周围的组织液压,观察其差异及变化情况.方法 在麻醉的小型猪上,使用连续流阻测量仪测出低流阻点和非低流阻点,然后采取针中芯方法测量组织液压.结果 统计结果表明,小型猪胃经、肾经和任脉的低流阻通道平均压力均显著低于旁开的高流阻区域,其压力差分别为1.06,0.70,3.69 mmHg(1 mmHg=O.133 kPa),总压力差为1.44 mmHg,压力梯度为1.44-2.88 mmHg/cm.在一些低流阻点上发现了与呼吸频率一致的压力波.结论 外周皮下组织中存在着指向经脉低流阻通道的压力差,可能构成组织液向经脉流动的动力.
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空军飞行员颈肌强度的研究
目的 研究空军飞行员颈部各肌群的强度及其在航空动力环境中的意义.方法 采用CME-1飞行员颈肌训练器对149名空军飞行员颈部前、后、左、右肌群进行等长测试.每一个方向测量10次,10次中大峰值作为该侧肌群的强度;计算每侧10次测试的峰值均值与肌群强度比值,反映飞行员的耐力.结果 空军飞行员前、后、左、右各肌群的强度分别为(132.0±42.2)N,(205.2±82.2)N,(174.3±76.4)N和(191.2±78.3)N,前屈和后伸肌群分别与其他肌群比较有显著性差异(P<0.001),左、右侧屈肌群之间的比较亦有显著性差异(P<0.001),前屈肌群强度小,后伸肌群强度大,左右侧肌群强度居中,且右侧肌强度大于左侧.前、后、左、右各肌群反复测试10次的各次大肌力均值与肌强度之比分别为74.24%,72.86%,72.75%和68.72%.结论 为了充分发挥高性能战斗机的机动性能,大限度地减少加速度导致的飞行员颈部损伤,应鼓励空军飞行员在地面进行颈肌强度训练,并掌握好飞行过程中头部控制技术.
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水面舰艇舰员水下爆炸冲击防护研究
目的 研究减小不同姿态水面舰艇员水下爆炸冲击响应的方法.方法 通过建立水面舰艇舰员水下爆炸冲击响应集中参数模型,研究水下爆炸作用下不同结构参数对立姿、坐姿、行走状态下水面舰艇舰员冲击响应的影响.结果 对于坐姿舰员,增大甲板与座椅之间的阻尼比和刚度比,骨盆的冲击响应减小;对于立姿舰员,增大甲板的阻尼系数,下肢的冲击响应减小;对于行走舰员,增大甲板的阻尼系数,下肢的冲击响应减小.结论 可通过在甲板上加装抗冲击座椅或敷设抗冲击材料,增大甲板与座椅之间的阻尼比和刚度比或甲板的阻尼系数,减小水面舰艇员的冲击响应.
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人体主动脉弓周向应力的非线性数值模型研究
目的 为了解主动脉弓的受力状况,选择适当的本构关系,为进一步分析人体主动脉弓的生物力学特性提供参考依据,并为临床治疗主动脉弓夹层瘤提供生物力学依据.方法 使用有限元方法分析了两种约束条件(第1种约束条件:沿升主动脉管轴方向的约束;第2种约束条件:升主动脉端可自由运动,但端部用半球封闭)的3种本构关系(线性本构、指数函数本构和M-R两参数本构)在两种载荷(10.67 kPa和26.66 kPa)下主动脉弓模型的周向应力,并对计算结果进行探讨.结果 建立了两种约束条件下的模型,并分别得出了在这两种约束条件下的3个本构关系在两种载荷下主动脉弓的周向应力的云图和周向应力沿弧长的分布.结论 指数函数本构关系可以较全面地反映主动脉弓血管的物理属性.第2种约束条件能够更真实地反映主动脉弓的物理特性.
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药物洗脱支架在弯曲动脉中药物沉积量的数值分析
目的 分析弯曲动脉中药物洗脱支架间距和药物释放位置对血管壁内药物沉积量的影响.方法 采用二维弯曲血管和支架模型,对单一支架筋不同表面载药和不同支架间距(1,3和7倍支架筋宽)下血管壁内药物沉积量进行数值研究,并将计算结果与直管中情况进行比较.结果 药物从单一支架筋4个不同表面所产生的药物沉积量有较大差异,与直管相比,顶面的绝对优势在弯管中被减弱,近端的弱势在弯管中有大幅提高,远端变化不大.随着支架筋间距的增大,沉积量平均值增大,但变化幅度不如直管中剧烈.弯管内外侧形成沉积量差,外侧比内侧小很多.结论 局部流场的改变,药物从支架筋表面洗脱的位置以及多个支架筋的间距对弯曲血管中的药物沉积量有显著影响,且影响结果与直管中明显不同.
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基于电网络模型的动脉树输入阻抗递归计算及参数分析
目的 通过提出一种计算人体动脉树输入阻抗的递归算法,分析动脉树各参数对输入阻抗的影响,为动脉树生理和病理变化分析提供参考.方法 利用由大动脉和主要外周动脉构成的55段人体动脉树建立分布式电网络模型,通过设定电网络模型外周阻力,建立动脉树单向数据链表,采用递归算法计算动脉树升主动脉的输入阻抗.在此基础上比较不同动脉顺应性、外周阻力和动脉长度、内径、壁厚等参数对输入阻抗的影响.结果 计算结果与实验数据和其他模型结果相一致,验证了该方法的有效性.不同参数对动脉树输入阻抗的影响有较大差异且呈现各自特征.结论 输入阻抗能有效地反映动脉树血液动力学参数的变化情况,是人体动脉树生理病理诊断的重要参考.
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NiTi心血管支架的疲劳断裂性能分析
目的 对NiTi合金心血管支架进行疲劳寿命的预测研究.方法 采用疲劳断裂的有限元分析方法,建立了三维空间NiTi心血管支架结构的模型,并分析了在生理脉动循环载荷作用下的心血管支架结构.结果 有限元分析发现支架结构结点附近区域的正应力大、疲劳寿命低、损伤大;同时,支架结构的疲劳寿命预测发现,用结构表面进行氮化、喷丸硬化等方法处理的支架疲劳寿命较高.相关的实验结果显示疲劳裂纹或断裂总是发生在支架结点附近区域.结论 生理载荷下的模拟结果与相关的实验结果相吻合,终为心血管支架结构的安全性指导和设计提供了理论依据.
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新型人工髓核置换对邻近上节段三维运动与椎间盘内压影响的实验研究
目的 评价果胶/聚乙烯醇复合水凝胶人工髓核植入对腰椎稳定性的影响;并通过与腰椎前路融合比较,探讨其对邻近节段运动范围和椎间盘内压的影响.方法 采用6具新鲜人体腰椎标本(L3-L5)在机器人脊柱测试机上进行生物力学测试.观察正常椎间盘、CoPP人工髓核置换和腰椎前路cage植入3种状态下L4/5和L3/4的运动范围以及L3/4椎间盘内压的变化情况.结果 在L4/5手术节段,CoPP组与完整椎间盘组的角位移除左侧屈运动方向差异有显著性外(P<0.05),其他方向两者之间差异均无显著性(P>0.05).而cage组与完整椎间盘组或CoPP组之间,在所有的运动方向均有显著性差异(P<0.05).而在相邻上节段L3/4,CoPP组与完整椎间盘组的运动范围除左侧屈运动方向差异有显著性外(P<0.05),其他方向两者之间差异均无显著性(P>0.05).而cage组与完整椎间盘组或CoPP组之间,在所有的运动方向,L3/4运动范围的差异均有显著性(P<0.05).CoPP组与完整椎间盘组的椎间盘内压在所有的运动方向两者之间的差异无显著性(P>0.05),而cage组与完整椎间盘组或CoPP组的椎间盘内压在前屈后伸及左右侧屈运动方向两者之间差异有显著性(P<0.05),而在轴向旋转方向,两者之间差异无显著性(P>0.05).结论 CoPP人工髓核植入能保留手术节段的运动功能,稳定脊柱;相对腰椎融合手术,CoPP对相邻节段运动范围和椎间盘内压无明显影响,从而可降低或避免相邻节段退变的发生率.
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传统武术站桩肩背部负载分配的力学效果评价
目的 研究长期进行传统武术站桩训练者站桩时不同肌肉负载的分配情况,评价站桩效果.方法 采用加拿大Flexcomp Infinitil0通道表面肌电采集系统,测量受试者(桩法训练组和对照组各7名)在站桩过程中肱桡肌、肱三头肌、三角肌、背阔肌和小腿三头肌的表面肌电,观察不同肌肉肌电在不同负载下的变化趋势,对其积分肌电(integral electromyography,IEMG)进行对比分析.结果 随着负载的增加,训练组背部和肩部IEMG的比值稳定在(0.372±0.258)与(0.257±0.146)之间,而对照组则在(1.313±0.698)与(0.800±0.405)之间.结论 训练组在空手站桩和负重站桩时,主要压力会集中在背阔肌,而对照组则集中在三角肌.
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单椎节与单节段内固定治疗腰椎椎弓峡部裂的有限元分析
目的 通过单椎节和单节段内固定治疗腰椎椎弓峡部裂三维有限元模型的生物力学实验,比较峡部裂状态和两种内固定情况下邻近终板的应力变化.方法 利用已经建立的L4双侧椎弓峡部裂三维有限元模型,重建下腰椎内固定物如椎弓根螺钉和连接杆,将两者组合构建单椎节和单节段内固定治疗腰椎椎弓峡部裂的有限元模型,在同样约束条件及载荷下进行有限元分析,比较腰椎峡部裂状态、单椎节、单节段内固定3种力学状态下邻近终板的应力变化情况.结果 轴向加压时,两种内固定方式与峡部裂状态相比较在L4下终板应力均值差异有统计学意义(P<0.05),前屈、后伸、侧屈时单椎节固定方式终板应力均值与峡部裂状态相仿,而单节段固定方式与峡部裂状态相比较在L4下终板应力均值增高有统计学意义(P<0.05),在S1上终板应力均值差异也有统计学意义(P<0.05),旋转时单椎节固定方式与其他两种状态相比在S1上终板应力均值下降有统计学意义(P<0.05).结论 单椎节经椎弓根钉棒固定系统治疗腰椎弓峡部裂在轴向加压、前屈、后伸、侧屈、旋转时不仅能提供良好的固定,而且大程度地保留了上下椎间盘的活动,尤其在旋转运动时对下一节椎间盘有良好的稳定作用.
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膝关节后外侧角重建术中股骨隧道定位对移植物等距性的影响
目的 探讨膝关节后外侧角重建术中,股骨隧道定位的变化对移植物等距性的影响.方法 选用9具新鲜冷冻尸体膝关节标本,分别在外侧副韧带和腘肌腱股骨侧附着部上选取中、近、远、前、后各5个测试点.模拟膝关节后外侧角的重建步骤,将外侧副韧带、腘肌腱和腘腓韧带胫腓侧的附着部中心与相应股骨侧的5个测试点用铜丝连接,测量膝关节在O°-90°屈曲过程中铜丝长度的变化.结果 外侧副韧带股骨侧附着部的远点和前点与其腓骨附着部中心之间变化平均值的大值均不超过3mm,且两点无统计学差异(P>0.05);腘肌腱股骨侧附着部的前点与PFL腓骨附着部中心之间变化平均值的大值不差过3 mm;腘肌腱股骨侧5个测试点与胫骨侧腘肌肌腱移行处点之间变化平均值的大值均超过3 mm.结论 在腓骨侧骨隧道选择附着部中心的情况下,重建外侧副韧带和腘腓韧带时,股骨侧骨隧道宜定位外侧副韧带和腘肌腱附着部前缘(即前点).
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青年与老年人脊柱黄韧带黏弹性实验研究
目的 比较青年与老年人脊柱黄韧带的应力松弛和蠕变黏弹性力学性质,为黄韧带退变的黏弹性力学机制提供依据.方法 20例老年腰椎退变病人黄韧带标本为老年退变组,20例青年腰椎外伤病人黄韧带为青年组,黄韧带标本均取自L4-L5间黄韧带.以1%/s的应变增加速度和0.5MPa/s的应力增加速度分别对试样进行应力松弛和蠕变实验,实验温度设定为(36.5±0.5)℃.设定试验时间为7 200s,采集90个应力松弛和蠕变数据.以统计分析和归一化的方法处理实验数据.结果 青年组黄韧带7 200s应力下降了1.42MPa,老年组黄韧带7 200s应力下降了1.91MPa.青年组黄韧带7 200s应变上升了3.39%,老年组黄韧带7 200s应变上升了2.07%,两组7 200s应力均下降,应变上升数据均有统计学意义(P<0.05).应力松弛曲线是以对数关系变化的,蠕变曲线是以指数关系变化的.结论 老年退变组黄韧带和青年组黄韧带相比,7 200s应力松弛量和蠕变量降低,黏弹性力学性能发生改变.
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植入用Ti-6Al-4V合金模拟体液浸泡后高频和超高周疲劳性能
目的 为预测植入用Ti-6Al-4V钛合金的使用寿命,研究其在模拟体液浸泡后,10~7周次以后的超高周疲劳性能.方法 将Ti-6Al-4V钛合金试样在模拟体液中分别浸泡2d和6d;利用超声疲劳实验技术,在室温下分别对这两组试样进行超高周疲劳性能测试;利用电子显微镜观察疲劳断口并对裂纹源进行X射线能谱分析,研究其裂纹萌生机理,并与未经浸泡的同种材料的超声疲劳性能进行对比分析.结果 模拟体液浸泡后的材料的S-N曲线与未经浸泡时的趋势相近,在10~4-10~8周次范围内的疲劳寿命都呈连续下降状态,在10~7-10~8周次循环范围内曲线下降趋势有所变慢;模拟体液浸泡后的试样在10~7周次之前寿命下降更快,10~7周次之后模拟体液浸泡过的试样寿命比未处理的试样寿命低;浸泡6d后的试样的寿命和浸泡2d后的相差不大.疲劳循环超过10~7周次后,仍然发生疲劳断裂,并不存在传统意义上的疲劳极限.疲劳寿命10~8周次以后的试样疲劳裂纹在内部萌生,一般为铝元素聚集区;疲劳寿命10~7周次以前裂纹一般萌生于试件表面,有些试件出现了多处裂纹源.结论 模拟体液浸泡会降低Ti-6Al-4V钛合金的超高周疲劳性能;随着循环周次的增加,裂纹萌生由试件表面向其内部转换.
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运用植入U型管的体模研究生物组织加热时大血管附近的冷却效应
目的 研究血液流动对生物组织加热时的冷却效应.方法 利用超声体模模拟生物软组织和U型管内的流动来模拟组织内部血液的逆向流动,将体模置于37.5℃恒温水浴中,并将水浴以恒定的加热速率升温至43.5℃后,保持其温度不变来模拟热疗环境.恒温37.5℃的纯水经U型管灌注到体模中,并用46根热电偶测量组织、管壁以及液体的温度,观察管壁及附近组织的温度变化,并将实验数据进行可视化显示.结果 随着流速增加,组织温度降低,尤其是U型管附近的组织温度明显降低.另外,当雷诺数从50变化到130时,U型管所包围的组织温度降低明显.结论 用带有U型管的超声体模成功地模拟了并行逆向流动对生物组织传热特性的影响.由于并行逆流血管的存在,流动对U型管所包围的组织的冷却效果明显.
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机械刺激对成骨细胞骨架的影响
机械刺激在骨组织的正常代谢和重建过程中起着十分重要的作用.机械刺激作用于骨组织后可以通过包括成骨细胞在内的多种应力感受细胞,感知并传导力学信号.细胞骨架作为贯穿细胞整体的纤维网状支架结构,与细胞外基质及整合素构成一个整体,是力学信号传递的关键环节之一.力学刺激可引起骨架纤维重排并可借助第二信使将力学信号传递并转换,终调节基因的表达.该信号通路涉及的分子主要包括Rho家族、蛋白激酶C以及黏附斑激酶.本文将就近几年关于机械刺激下成骨细胞骨架的改变及作用机制的研究进展进行综述.
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人体脊柱运动测量方法研究进展
脊柱节段间的相对运动与脊柱外科有密切的联系.了解脊椎的运动范围对于理解脊柱损伤、脊柱退行性变、脊柱外科手术治疗以及脊柱植入物的生物力学均有重要意义.脊柱运动状态的测量经历了从二维平面到三维立体、从简单到复杂、从估算到精确计算的过程.本文分析了各种脊柱运动测量方法的主要成果及不足,为脊柱运动测量研究提供一定的参考和帮助.
| 年 | 期数 |
| 2018 | 01 02 03 04 05 |
| 2017 | 01 02 03 05 06 |
| 2016 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2015 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2014 | 01 02 03 05 06 |
| 2013 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2012 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2011 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2010 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2009 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2008 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2007 | 01 02 03 04 |
| 2006 | 01 02 03 04 |
| 2005 | 01 02 03 04 |
| 2004 | 01 02 03 04 |
| 2003 | 01 02 03 04 z1 |
| 2002 | 01 02 03 04 |
| 2001 | 01 02 03 04 |
| 2000 | 01 02 03 04 |
