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骨折愈合的生物力学机制及临床治疗 被引量:1
1
作者 王芸 田荣娜 医用生物力学 北大核心 2025年第2期499-499,共1页
骨折愈合是一个涉及细胞增殖分化、基质合成与矿化等多环节的复杂生物学过程。周红海教授编著的《骨伤科生物力学(第2版)》(人民卫生出版社)系统阐述了骨折愈合的生物力学原理,为临床治疗和护理实践提供了重要理论依据。本文基于该著作... 骨折愈合是一个涉及细胞增殖分化、基质合成与矿化等多环节的复杂生物学过程。周红海教授编著的《骨伤科生物力学(第2版)》(人民卫生出版社)系统阐述了骨折愈合的生物力学原理,为临床治疗和护理实践提供了重要理论依据。本文基于该著作的核心内容,从生物力学机制和临床护理应用两个维度进行阐述。骨折愈合的生物力学机制可以从生物力学环境变化和阶段性愈合过程两个关键层面进行系统阐释。 展开更多
关键词 细胞增殖分化 生物力学机制 基质合成
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扁平足形成与治疗的生物力学研究进展 被引量:1
2
作者 胡宗祥 李强 +2 位作者 刘卉 陈学灿 王向东 医用生物力学 北大核心 2025年第1期237-243,共7页
通过检索PubMed、Web of Science、中国知网和万方等数据库,对近年来发表的有关扁平足在生物力学上的成因和治疗方法的相关内容进行综述。其中,扁平足的形成原因包括先天性因素和后天性因素,而治疗方法主要有矫形鞋垫、物理疗法、手术... 通过检索PubMed、Web of Science、中国知网和万方等数据库,对近年来发表的有关扁平足在生物力学上的成因和治疗方法的相关内容进行综述。其中,扁平足的形成原因包括先天性因素和后天性因素,而治疗方法主要有矫形鞋垫、物理疗法、手术治疗和运动疗法。这些方法在一定程度上能够纠正足部结构异常,优化生物力学性能,提高足部的稳定性和活动范围。对于未来的研究,将利用先进的影像和仿真技术进行精确的病情评估,新型材料和非手术疗法的应用将能够长期缓解症状,而基因研究将推动早期诊断和个性化治疗的发展,智能矫形器的使用将实现实时监测和动态调整,从而为扁平足的评估、干预和治疗提供更多更有效的方法和手段。 展开更多
关键词 扁平足 矫形鞋垫 物理疗法 手术治疗 运动疗法 生物力学
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密质骨建模方式对国人第95百分位骨盆生物力学响应的影响
3
作者 崔世海 陈威佐 +2 位作者 李海岩 贺丽娟 吕文乐 医用生物力学 北大核心 2025年第1期187-193,共7页
目的 构建国人第95百分位具有真实解剖学结构的骨盆有限元模型,探究密质骨建模方式对真实骨盆整体生物力学响应的影响。方法 基于第95百分位男性志愿者骨盆医学影像数据,构建以六面体单元为主的具有真实髋骨密质骨厚度(REA-M)和2 mm均... 目的 构建国人第95百分位具有真实解剖学结构的骨盆有限元模型,探究密质骨建模方式对真实骨盆整体生物力学响应的影响。方法 基于第95百分位男性志愿者骨盆医学影像数据,构建以六面体单元为主的具有真实髋骨密质骨厚度(REA-M)和2 mm均匀密质骨厚度(CON-M)骨盆有限元模型,采用仿真方法重构尸体试验加载工况,通过对比尸体试验结果和仿真结果验证模型的有效性,并探究两种模型在不同工况下的生物力学响应差异。结果 仿真结果表明,两种骨盆模型的整体力学响应与尸体试验结果存在较强相关性,且两种模型之间的力学响应差距多在8%之内,二者的相关性评分差值小于2%。结论 通过重构多个仿真试验验证了本文所建CON-M和REA-M两种骨盆模型的有效性,两种模型的生物力学响应有差异,但力学响应差异较小。从简化模型的角度,可以使用CON-M模型研究骨盆的生物力学响应。 展开更多
关键词 国人第95百分位骨盆有限元模型 高生物仿真度 仿真试验 密质骨厚度 生物力学响应
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基于50%重叠移动渐进变形壁障工况6岁儿童乘员后倾坐姿对胸腹部损伤影响
4
作者 李海岩 孙三昊 +3 位作者 王彦鑫 崔世海 贺丽娟 吕文乐 医用生物力学 北大核心 2025年第5期1309-1317,共9页
目的研究6岁儿童乘员后倾坐姿在正面碰撞中胸腹损伤风险,为儿童乘员约束系统研发提供参考。方法应用具有详实解剖学结构且经过验证的3种坐姿6岁儿童乘员生物力学模型,加载某运动型多用途汽车碰撞试验中的减速度曲线,分析儿童乘员坐姿对... 目的研究6岁儿童乘员后倾坐姿在正面碰撞中胸腹损伤风险,为儿童乘员约束系统研发提供参考。方法应用具有详实解剖学结构且经过验证的3种坐姿6岁儿童乘员生物力学模型,加载某运动型多用途汽车碰撞试验中的减速度曲线,分析儿童乘员坐姿对其胸部运动轨迹、胸部加速度、胸腹部压缩量、胸腹部黏性指数(viscous criterion,VC)、胸腹部内脏器官应变以及脊椎应力的影响。结果3种坐姿下6岁儿童乘员胸部运动轨迹在Z向呈现差异性,随着儿童乘员上躯干角度增加,胸腹部运动学损伤参数呈递增趋势。与105°标准坐姿相比,120°、135°坐姿下胸部VC分别增加67%和113%,腹部VC分别增加10.7%和25%。胸部内脏组织损伤风险与坐姿角度呈负相关,腹部内脏组织损伤风险与坐姿角度呈正相关。脊椎损伤机制主要为压缩-弯曲损伤。结论儿童约束系统防护评价应综合考虑胸腹部运动学参数、内脏器官生物力学参数以及脊椎损伤风险。研究结果对智能驾驶系统中6岁儿童乘员约束系统研发及乘员保护策略制定具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 智能座椅 胸腹部损伤 儿童乘员 后倾坐姿 儿童约束系统
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经颅直流电刺激结合抗阻训练对大学生引体向上成绩的影响作用及潜在机制
5
作者 王乐军 马童昕 +3 位作者 闫嘉淇 李倩 龚铭新 牛文鑫 医用生物力学 北大核心 2025年第3期570-579,共10页
目的 探讨经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)结合抗阻训练对大学生完成引体向上成绩的影响作用,并从神经肌肉活动控制角度探讨训练干预产生作用的潜在机制。方法 25名男性大学生志愿者随机分为tDCS结合抗... 目的 探讨经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)结合抗阻训练对大学生完成引体向上成绩的影响作用,并从神经肌肉活动控制角度探讨训练干预产生作用的潜在机制。方法 25名男性大学生志愿者随机分为tDCS结合抗阻训练组(试验组)和单纯抗阻训练组(对照组),12名对照组受试者接受持续8周、每周3次、每次4组、每组12次动作重复的高位下拉力量训练干预,13名试验组受试者在对照组所采用的训练基础上,在每次训练前进行20 min的tDCS干预。在训练干预前后分别对受试者进行高位下拉静态自主最大收缩力(maximal voluntary contraction,MVC)、80%一次最大重复(one repetition maximum,1RM)负荷高位下拉最大重复次数和常规引体向上动作测试。在引体向上动作测试过程中记录上肢主要用力肌肉的表面肌电信号。结果 训练干预后,试验组和对照组引体向上完成次数分别提高了1.74倍和1.42倍,两组受试者MVC和80%1RM负荷高位下拉最大重复次数也都显著提升,但两组受试者上述指标差异皆无统计学意义。训练后两组受试者主动肌肱桡肌、三角肌后束、胸大肌的激活水平皆显著下降。此外,试验组受试者在训练后拮抗肌肱三头肌的共激活水平由0.50±0.22显著下降到0.37±0.09,而对照组在干预前后无显著变化。结论 持续8周的tDCS结合抗阻训练和单纯抗阻训练显著提升大学生引体向上成绩,可能与两种训练皆可以显著提升主动的肌肉收缩能力有关。tDCS结合抗阻训练可以更有效地降低引体向上动作过程中肱三头肌的共激活水平,提高肘关节肌肉的收缩效率。 展开更多
关键词 经颅直流电刺激 高位下拉 引体向上 共激活 神经肌肉调控
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一种基于双平面高速摄影的膝关节三维运动测量技术
6
作者 王建平 张俊 +5 位作者 王彦清 李强 王金武 赵冬冬 曾西 胡海 医用生物力学 北大核心 2025年第2期412-420,共9页
目的 测量健康志愿者和全膝关节置换(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... 目的 测量健康志愿者和全膝关节置换(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,揭示了两者在膝关节运动上的差异,说明了双平面高速摄影技术在膝关节运动学测量的有效性。 展开更多
关键词 高速摄影 膝关节 全膝置换术 步态 三维运动
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基于样本熵方法分析人体平衡动态调整特征
7
作者 马越 高毅 王新 医用生物力学 北大核心 2025年第5期1214-1221,共8页
目的运用样本熵(sample entropy,SEn)探究人体站立平衡能力及其随时间尺度的平衡控制特征,揭示不同支撑条件与站立任务对平衡调节机制的影响。方法22名青年(男、女各11名)分别在硬、软支撑面上完成双腿、左腿、右腿站立各30 s。采集压... 目的运用样本熵(sample entropy,SEn)探究人体站立平衡能力及其随时间尺度的平衡控制特征,揭示不同支撑条件与站立任务对平衡调节机制的影响。方法22名青年(男、女各11名)分别在硬、软支撑面上完成双腿、左腿、右腿站立各30 s。采集压力中心前后、左右方向数据,计算SEn、熵半衰期(entropic half-life,EnHL)及熵变化率。结果男性左腿站立于软支撑面时,前后与左右方向EnHL存在显著性差异(P<0.05);男、女性右腿站立于软支撑面时,前后方向EnHL也有显著性差异(P<0.05);所有站立条件下,男、女性EnHL均大于100 ms;单腿站立于软支撑面时,男性前后、左右方向SEn显著高于女性(P<0.05);双腿站立于硬支撑面时,男性熵变化率为-0.005,提示其重心后移且姿势调整较少。另外,男、女性双腿站立于软支撑面左右方向到达EnHL的时间分别为194、192 ms;女性前后方向具有更短的EnHL时间(168 ms)。当站立支撑面发生改变对EnHL的影响较小。结论本体感觉减弱可能导致性别间不同肢体的平衡控制策略有所变化:男性更倾向于向前调整,而女性则更倾向于向后调整。双腿站立时性别对平衡控制稳定性影响不明显,但在特定条件干扰下,男性可能需要更多的干预和调整以维持平衡。 展开更多
关键词 样本熵 平衡能力 熵半衰期 压力中心
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基于颈椎康复训练系统的颈椎后凸生物力学模型研究
8
作者 刘治华 张鸣文 +2 位作者 周洋 申彦魁 陈中中 医用生物力学 北大核心 2025年第3期615-622,共8页
目的 建立颈椎后凸在轴向牵引载荷和横向侧推载荷作用下的生物力学模型,为颈椎曲度异常的治疗提供理论依据,从而为患者制定最合适的治疗方案。方法 以患者CT扫描数据为基础,提取颈椎中轴线数据,拟合出颈椎弯曲曲线,根据Timoshenko梁原理... 目的 建立颈椎后凸在轴向牵引载荷和横向侧推载荷作用下的生物力学模型,为颈椎曲度异常的治疗提供理论依据,从而为患者制定最合适的治疗方案。方法 以患者CT扫描数据为基础,提取颈椎中轴线数据,拟合出颈椎弯曲曲线,根据Timoshenko梁原理,使用颈椎康复训练系统,建立颈椎后凸生物力学模型,对其进行分析研究,获得载荷作用下颈椎恢复曲线以及治愈颈椎后凸所需要的总载荷,并验证其合理性。结果 建立了颈椎后凸生物力学模型,在轴向牵引载荷与横向侧推载荷作用下,颈椎向正常生理性弯曲方向有效发展,轴向载荷与横向载荷的总作用力分别为353、5 649 N,且总轴向载荷随着牵引角度的增大而增大,总横向载荷的治疗力矩随着Bordon值的增大而减小,轴向载荷的治疗力矩在正常Bordon值范围内,小于横向载荷的治疗力矩,验证了载荷的合理性。结论 所建立颈椎后凸生物力学模型能够正确模拟颈椎的生物力学特性,其分析结果具有有效性,可为患者的治疗方案设计提供力学理论依据。 展开更多
关键词 颈椎曲度 颈椎后凸 颈椎康复训练系统 生物力学模型 理论计算
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不同固定方式对儿童胫骨远端骨骺损伤的稳定性影响
9
作者 王晓明 拓哲 +4 位作者 童兴 杨明 孟海亮 刘趁心 汪兵 医用生物力学 北大核心 2025年第3期713-718,748,共7页
目的 探讨骨折块尺寸及固定方式对儿童胫骨远端骨骺损伤的生物力学稳定性的影响。方法 收集1名10岁志愿者下肢CT数据,建立不同尺寸骨折块(小、中、大)SH-Ⅱ型骨骺损伤三维有限元模型,分别使用1~3枚螺钉(1 S组、2 S组、3 S组)与克氏针(K... 目的 探讨骨折块尺寸及固定方式对儿童胫骨远端骨骺损伤的生物力学稳定性的影响。方法 收集1名10岁志愿者下肢CT数据,建立不同尺寸骨折块(小、中、大)SH-Ⅱ型骨骺损伤三维有限元模型,分别使用1~3枚螺钉(1 S组、2 S组、3 S组)与克氏针(K组)装配得到骨-内固定装配体,模拟重力、后抽屉和外旋3种工况,比较骨块及内固定应力与位移变化情况。结果 4组模型的最大位移均集中在骨折块远端。重力工况下小骨折块组(Small组)中1 S组、2 S组、3 S组和K组模型的骨折块远端最大位移分别为5.69、5.57、5.56和0.11 mm,骨头应力分别为16.95、12.26、8.57、5.00 MPa。螺钉固定易在骺板与骨折线处形成高应力区,克氏针固定则形成在骺板边缘。结论 使用螺钉治疗儿童胫骨远端骨骺损伤时,增加螺钉的数量可以提高固定稳定性,分担局部骨骼应力,但骨折块与骺板连接区域不能过小。克氏针固定能够提供优于螺钉固定的生物力学效果。 展开更多
关键词 儿童骨折 骨骺损伤 螺钉固定 克氏针固定 生物力学稳定性
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马拉松游泳比赛中不同跟游位置的流体阻力模拟
10
作者 戚雅茜 孙凯扬 +2 位作者 赵德峰 张鹏 范湘波 医用生物力学 北大核心 2025年第5期1288-1294,共7页
目的采用计算流体力学方法分析马拉松游泳比赛中不同位置跟游时的流体阻力特性,为比赛和训练中选择最佳跟游策略提供理论依据。方法通过三维人体扫描技术建立多人体游泳模型,调整运动员之间的横向和纵向间距,形成5种不同的编队模型(I、A... 目的采用计算流体力学方法分析马拉松游泳比赛中不同位置跟游时的流体阻力特性,为比赛和训练中选择最佳跟游策略提供理论依据。方法通过三维人体扫描技术建立多人体游泳模型,调整运动员之间的横向和纵向间距,形成5种不同的编队模型(I、A、V、L及H型)。使用ANSYS Discovery Live软件,对不同编队模型的整体游进阻力及个体运动员的游进阻力进行模拟计算。结果I3型编队具有整体减阻的效果,总阻力减少了55.21%,其他编队方式总体阻力都增加,不具有整体减阻效果。V型编队的整体阻力增加最多(31.88%)。跟游时,阻力最小位置是I3型编队中的末端位置;阻力最大位置是L型编队中间位置。领游时,A型编队领游运动员受到的流体阻力显著大于单独游进时的阻力(P<0.05)。结论纵向编队跟游的减阻效果最佳,3人纵向编队的末端位置减阻效果最佳。综合考虑战术和减阻效果时,应避免处于横向编队中间的位置游进。 展开更多
关键词 马拉松游泳 跟游位置 流体阻力 减阻 计算流体力学
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关节过度活动对于学龄期儿童步行功能的影响
11
作者 俞艳 姜淑云 +2 位作者 李一瀛 鲁潇莹 李阳 医用生物力学 北大核心 2025年第2期323-328,共6页
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:GJ... 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。 展开更多
关键词 关节过度活动 韧带松弛 步态 学龄期儿童
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基于仿生物理模型的椭圆囊直线加速度生物力学响应
12
作者 龚俊杰 项广成 +1 位作者 姜亚妮 边义祥 医用生物力学 北大核心 2025年第2期462-469,共8页
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... 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4.11μm增长至48.82μm;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新途径,并为仿生技术在生物医学工程领域的应用拓展新方向。 展开更多
关键词 前庭系统 椭圆囊 囊斑 仿生模型 直线加速度 生物力学响应
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基于有限元模型的脊柱侧弯矫形器设计与验证
13
作者 林家祥 陈怡 +5 位作者 石光林 王文枫 蓝坤吾 蒋文军 艾子彭 彭蔚杰 医用生物力学 北大核心 2025年第4期988-995,共8页
目的 基于患者躯干-脊柱模型有限元仿真分析,并结合理论计算数据,实现脊柱侧弯矫形器个性化设计,并通过3D打印验证矫形器效果。方法 以1例特发性脊柱侧弯患者为研究对象,采用逆向工程技术与计算机辅助技术建立患者躯干-脊柱模型,利用有... 目的 基于患者躯干-脊柱模型有限元仿真分析,并结合理论计算数据,实现脊柱侧弯矫形器个性化设计,并通过3D打印验证矫形器效果。方法 以1例特发性脊柱侧弯患者为研究对象,采用逆向工程技术与计算机辅助技术建立患者躯干-脊柱模型,利用有限元方法分析该模型,结合文献理论计算确定最佳矫形力的施加位置与大小,依此设计出矫形器。为了验证矫形效果,对患者穿戴该矫形器前后进行X线片的对比评估,并在6月后进行随访。结果 通过理论计算与有限元仿真确定了保证初次矫形效果最好的矫形力施加位置和大小,即对患者侧弯段脊柱L3椎体以及上下椎间盘所对应到躯干上的左后方区域位置施加62.95 N矫形力可以达到最佳的矫形效果。在此基础上,对矫形器进行结构设计,随后对设计好的矫形器进行穿戴前后的相关实验测试,通过对比患者穿戴矫形器前后的X线片并结合6个月后的随访数据,优化设计后的矫形器满足临床上对于矫正效果的预期要求。结论 矫形器设计需针对患者脊柱侧弯的具体情况个性化定制。本研究以1例特发性脊柱侧弯患者为研究对象,为特发性脊柱侧弯患者的矫形器设计提供了新的思路和方法。 展开更多
关键词 脊柱侧弯 矫形效果 矫形力 躯干-脊柱模型 矫形器设计
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基于骨肌活动度的人体舒适度评价方法建立
14
作者 张丽珍 马琨 +1 位作者 朱梦祥 姜波 医用生物力学 北大核心 2025年第3期663-670,共8页
目的 建立并验证一种基于生物力学中骨肌活动度的人体舒适度评价方法。方法 首先分析目前基于生物力学的舒适度评价方法的不足;其次提出基于骨肌活动度的人体舒适度评价方法,综合考虑肌肉、关节对舒适度的影响,得出舒适度指数;最后选取... 目的 建立并验证一种基于生物力学中骨肌活动度的人体舒适度评价方法。方法 首先分析目前基于生物力学的舒适度评价方法的不足;其次提出基于骨肌活动度的人体舒适度评价方法,综合考虑肌肉、关节对舒适度的影响,得出舒适度指数;最后选取消防员卷水带作业进行验证。结果 改进后的基于骨肌活动度评价方法的舒适度指数为0.74,小于基于肌肉活动度舒适度情况下的舒适度指数0.82,验证结果与理论分析一致。通过对43名消防员的问卷调查,收集的主观感受与验证结果一致,进一步证明前者方法更加全面精确。结论 相较于仅考虑结合肌肉的舒适度评价方法,结合肌肉和骨骼情况的舒适度评价方法不仅更符合人体的实际情况,还能全面揭示潜在的生物力学风险,因此具有更大的现实意义。 展开更多
关键词 生物力学 骨肌活动度 人体舒适度 评价方法
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基于运动生物力学探索田径训练的强度与方法
15
作者 邹蕾 徐霞 庞美娟 医用生物力学 北大核心 2025年第3期793-793,共1页
田径运动作为体育运动的基础项目,其训练过程涉及复杂的生物力学机制。由布伦丹·伯克特(Brendan Burkett)著,马运超译,人民邮电出版社出版的《实用运动生物力学教程(第4版)》系统介绍了运动生物力学基本原理,并分析了线性运动、角... 田径运动作为体育运动的基础项目,其训练过程涉及复杂的生物力学机制。由布伦丹·伯克特(Brendan Burkett)著,马运超译,人民邮电出版社出版的《实用运动生物力学教程(第4版)》系统介绍了运动生物力学基本原理,并分析了线性运动、角运动、流体中运动的力学表现、运动技术、存在误区、调整方案等,能为教练员和运动员科学合理安排训练强度与方法提供借鉴和指导。 展开更多
关键词 教练员 田径训练 训练强度 力学表现 运动员
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基于物理信息神经网络的颅内动脉瘤血流动力学模拟
16
作者 张雯 石添鑫 +3 位作者 陈师尧 程云章 吕楠 张明伟 医用生物力学 北大核心 2025年第3期741-748,共8页
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,解决传统计算流体动力学(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CFD数据中的计... 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,解决传统计算流体动力学(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、压力和壁面剪切应力(wall shear stress,WSS)与CFD仿真结果的差异。结果 利用该方法在4个不同患者数据上进行测试与验证,模型在速度预测中的平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、平均相对误差(mean relative error,MRE)、均方误差(mean squared error,MSE)分别为4.60%、6.61%、0.229%。对于WSS预测,平均MAE、MRE、MSE分别为5.54%、8.58%、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。本文建立的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。 展开更多
关键词 物理信息神经网络 计算流体动力学 颅内动脉瘤 血流动力学
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生物力学在人工髋关节置换术的应用
17
作者 田荣娜 王芸 王金莹 医用生物力学 北大核心 2025年第3期792-792,共1页
人工髋关节置换术通过替换受损或病变的髋关节,恢复关节功能,减轻疼痛,提高患者生活质量。由张西正、汤亭亭编写,上海交通大学出版社出版的《骨与关节生物力学》深入阐述了骨与关节的生物力学原理,为人工髋关节置换术提供了重要的理论... 人工髋关节置换术通过替换受损或病变的髋关节,恢复关节功能,减轻疼痛,提高患者生活质量。由张西正、汤亭亭编写,上海交通大学出版社出版的《骨与关节生物力学》深入阐述了骨与关节的生物力学原理,为人工髋关节置换术提供了重要的理论支撑。该书详尽探讨了关节的负荷分布规律、运动学特性分析、材料性能评估和软组织平衡机制等多个方面,这些内容均与人工关节的设计原理、选择策略和手术操作流程紧密相连。髋关节作为人体最大的承重关节,其生物力学特性极为复杂。 展开更多
关键词 人工髋关节置换术 骨与关节生物力学
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运动功能障碍生物力学2024年度研究进展
18
作者 牛文鑫 高雨佳 单绵佳 医用生物力学 北大核心 2025年第2期263-270,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 运动功能 功能障碍 脑肌耦合 人机工程 康复生物力学 运动生物力学
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新型微导管传感器设计与仿真研究
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作者 冉鹏 焦追追 +1 位作者 刘薇 赖映兵 医用生物力学 北大核心 2025年第1期65-71,85,共8页
目的 研究微导管传感器在血液周期性流动过程中的力学特征和电压输出变化,探究设计可实时监测压力信息与狭窄病变信息的微导管传感器的可行性。方法 构建双向流固耦合模型对微导管传感器和血液之间的相互作用进行有限元数值仿真,分析在... 目的 研究微导管传感器在血液周期性流动过程中的力学特征和电压输出变化,探究设计可实时监测压力信息与狭窄病变信息的微导管传感器的可行性。方法 构建双向流固耦合模型对微导管传感器和血液之间的相互作用进行有限元数值仿真,分析在各关键帧中传感器在轴向和环向的力学特征,并比较在健康血管和狭窄血管中传感器力学特征的差异性;构建PVDF力电仿真模型,导入传感器上的力学信号,分析两种场景下传感器的电压输出。结果 在健康血管中传感器的轴向和环向输出值较为平均,其比值接近1,而在发生狭窄病变的血管中,传感器的轴向输出产生明显差异,其比值为0.3~0.6,且在环向狭窄区域出现异常分布,其狭窄方向的分量与平均值的比值远大于1。力电仿真进一步揭示传感器可以将力学信号转换成电信号并输出,其输出值为8.01~225.2 mV。结论 在健康血管和狭窄病变血管中,传感器所受的力学特征发生了较为明显的变化,通过对传感器的输出进行分析得到血管狭窄病变的位置和狭窄方向,而PVDF传感器可以将这些力学特征转换为更易处理的电学信号。研究结果为新型微导管传感器的开发和应用提供理论参考。 展开更多
关键词 多物理场 数值模拟 微导管传感器 生物力学 有限元分析
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细胞力学传感器介导癌痛的研究进展
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作者 刘畅 李海艳 杭黎华 医用生物力学 北大核心 2025年第4期1040-1049,共10页
细胞力学转导是细胞感知力学信号并将其转化为化学信号的过程。细胞力学传感器包括PIEZO、TRPV4和整合素等。这些传感器可调节特定的病理生理过程,如纤维化、肿瘤发生以及细胞增殖、分化、迁徙等。近期研究发现,PIEZO、TRPV4和整合素通... 细胞力学转导是细胞感知力学信号并将其转化为化学信号的过程。细胞力学传感器包括PIEZO、TRPV4和整合素等。这些传感器可调节特定的病理生理过程,如纤维化、肿瘤发生以及细胞增殖、分化、迁徙等。近期研究发现,PIEZO、TRPV4和整合素通过感知力学刺激,进而激活胞内的信号通路,在骨癌痛等多种癌痛类型中发挥重要作用。本文对细胞力学传感器PIEZO、TRPV4及整合素在癌痛中的研究进展进行综述,为开发新型靶向细胞力学转导的癌痛治疗药物奠定基础。 展开更多
关键词 PIEZO TRPV4 整合素 癌痛 细胞力学传感器 力学转导
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