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    • 基于熵权优劣解距离法联合秩和比法的冰球头盔防护性能等级评价研究
    林瑞 , 胡海洋 , 周兴龙 , 王荣辉 , 万祥林
    录用日期: 2024-09-13
    [摘要](18) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 联合熵权优劣解距离法和秩和比法对冰球头盔防护性能进行等级评价，明确等级评价的有效性及影响因素，以及防护性能与购买价格间的关系。方法 低、常温处理后的24个冰球头盔，通过碰撞试验机中的单轴加速度计采集下落冲击时的线性加速度数据，基于STAR模型联合熵权优劣解距离法和秩和比法对头盔防护性能进行等级评价。采用单因素方差分析或Kruskal-Wallis H法确定各组间的防护性能差异，通过Pearson相关系数分析各指标间的相关性。结果 1）综合防护性能分档等级，CCM TACKS 310、IBX、BAUD、WARRIORS COVERT RS PRO头盔为差，BAUER REAKT 150、HYPERLITE、REAKT 200头盔为优，其余为中。2）常温STAR(A)与Rowson’s STAR值，综合Ti与低温Ti、常温Ti值呈中或高度正相关（P<0.05），且综合Ti值满足方差齐性（P>0.05），两两间存在差异（P<0.05）。3）低温指标不同组间存在差异（P<0.05），且权重大小位列各指标前三位，常温指标未受等级影响（P>0.05）。4）综合Ti值与购买价格呈低度正相关（P<0.05）。结论 基于吸能测试方案联合熵权优劣解距离法和秩和比法可对冰球头盔综合防护性能进行有效地等级评价，低温指标用于评价及等级分档的效果依次优于常温指标和价格。不建议消费者将价格作为评价冰球头盔综合防护性能的依据。
    基于有限元分析不同类型腰椎间盘突出症的生物力学特征
    张琳聆 , 王辉昊 , 俞仲翔 , 张敏 , 郑昱新 , 詹红生
    录用日期: 2024-09-12
    [摘要](15) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：探究不同突出类型腰椎间盘突出症（Lumbar Disc Herniation，LDH）的生物力学特征，为LDH的临床分型、诊断和治疗提供理论依据。方法：借助有限元仿真技术构建含有脊髓神经的正常腰椎和四种LDH模型（中央型、旁中央型/侧隐窝型、椎间孔型、极外型)，分析中立位和六自由度工况下椎间盘和神经根的生物力学特征。结果：①在中立位下，正常椎间盘的应力大于突出椎间盘的应力，且正常模型中纤维环和髓核的应力比值大于突出模型中纤维环和髓核的应力比值：正常型、中央型、侧隐窝型、椎间孔型、极外型椎间盘应力分别为0.76Mpa、0.32Mpa、0.55Mpa、0.35Mpa、0.35Mpa；纤维环和髓核应力比值分别为3.67：1、1.32:1、1.42:1、1.40:1、1.45:1。②在中立位下，椎间盘应力主要集中在突出部分与正常部分的切迹处，并在椎间盘外缘出现募集现象。③在前屈后伸位下，突出椎间盘的应力向患侧偏移；突出椎间盘的最大应力出现在右侧屈工况下，在该工况下，正常型、中央型、侧隐窝型、椎间孔型、极外型椎间盘应力分别为0.59Mpa、0.67Mpa、0.64Mpa、0.63Mpa，且患侧的神经根应力大于健侧；右旋工况下，突出椎间盘的应力稍小于右侧屈工况下椎间盘应力，此时患侧的神经根应力小于健侧。结论：椎间盘对维持腰椎动静态稳定和灵活性具有重要意义；不同体位对椎间盘的应力产生明显影响，对LDH患者而言，应该避免前屈、患侧屈曲和大幅度后伸动作，适当的患侧旋转动作有助于缓解神经根压迫症状。
    拉压断裂模拟下中空皮质骨结构不同失效准则适应性分析
    范若寻 , 王溢童 , 苗前程 , 胡辰 , 贾政斌
    录用日期: 2024-09-10
    [摘要](19) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：探究适合模拟中空皮质骨结构在拉伸与压缩断裂模式下的失效准则。 方法：依托前期压缩与弯曲实验数据，结合断裂仿真，对比不同失效准则模拟结果，确定模拟准确度。 结果：压缩载荷下，应用主应变与不变量应变失效准则模拟断裂载荷与实验数值差异小于5%，同时断裂模式也与实验相符，说明这两种失效准则可准确预测皮质骨压缩断裂；弯曲载荷下，应用等效应变与不变量应变失效准则模拟皮质骨断裂载荷与实验数值差异小于5%，且断裂模式也与实验相符，说明这两种失效准则可准确预测弯曲断裂。 结论：不同失效准则模拟的准确程度主要取决于应变增速是否符合当前载荷环境下骨单元变形实际情况，应变增速过快或过缓会导致结构提前或滞后断裂。本文断裂模拟方法能够适应多数部位与形状的皮质骨结构，可广泛应用于探究不同载荷环境下的适合失效准则，从而协助获取各部位皮质骨强度极限，为临床中提高骨断裂预测精度与掌握骨折发生条件提供数据支撑。
    中医推拿一指禅推法定点风池穴下的生物力学特征研究
    石梦妮 , 孙武权 , 李静先 , 郭蕾 , 吴志伟 , 房敏 , 朱清广
    录用日期: 2024-09-10
    [摘要](20) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    [1]目的 风池穴在临床常用于治疗颈椎病、头痛头晕等疾病，一指禅推法在此穴的定点操作疗效显著，但其安全施力条件尚缺乏系统的力学量化研究，文章旨在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，支持推拿临床实践与教学的科学发展，推动中医推拿技术的现代化传承与应用。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，记录操作者在风池穴定点执行一指禅推法时，轻、中、重三种施力强度下的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，重点评估最大压力、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、重三种施力条件下，10名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 N、9.45 N和18.27 N，平均压力均值分别为3.31 N、5.64 N和9.05 N；峰值压强均值为26.10 kPa、34.80 kPa和70.00 kPa，平均压强均值为11.95 kPa、21.00 kPa和26.15 kPa；FTI均值为55.65 N*s、182.10 N*s和225.21 N*s；PTI均值为167.10 kPa*s、489.59 kPa*s和795.83 kPa*s；操作频率均值分别为156.00次/min、150.60次/min和154.80次/min。结论 操作组在轻、中、重三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，反映了操作者在不同施力条件下对手法力度的精确掌控，验证了该手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。
    基于神经网络模型估算步行中的地面反作用力和压力中心
    冯茹 , 杨辰 , 刘卉
    录用日期: 2024-09-10
    [摘要](21) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：应用两类神经网络算法估算步行中两足三维地面反作用力（Ground reaction force，GRF）和压力中心（Center of pressure，COP），并对比两种算法模型的估算效果，为无测力台条件下的步态动力学数据获取提供解决方案。方法：在实验室10年来所采集的步态数据中筛选出1384人次步态数据。采用多层感知机(Multi-Layer Perceptron，MLP)和卷积神经网络（Convolutional Neural Networks，CNN）构建基于全身标记点三维轨迹估算GRF和COP各分量的模型。随机选取100个样本作为测试集，利用估算值与真实值的相关系数（r）、相对均方根误差（rRMSE）评价各模型的估算性能，并采用配对样本T检验比较两类神经网络模型的估算性能。结果： MLP在GRF各分量中的估算r值为0.954-0.993，rRMSE为4.36%-9.83%；CNN估算r值为0.979-0.994，rRMSE为3.06%-6.69%；MLP在COP各分量中的估算r值为0.888-0.992，rRMSE为4.78%-16.63%；CNN在COP各分量中的估算r值为0.944-0.995，rRMSE为3.06%-10.85%。CNN在右侧支撑时相的GRF内外分量、COP内外分量、COP前后分量,左侧支撑时相的GRF左右分量、COP前后分量上的估算相对均方根误差均低于MLP（P<0.010）。MLP在右侧支撑时相的GRF前后分量，左侧支撑时相的COP前后分量、GRF垂直分量上的估算相对均方根误差均低于CNN（P<0.008）。结论：利用全身标记点轨迹估算步行中的GRF和COP时，MLP和CNN技术均获得了较好的估算精度。MLP在GRF前后分量和垂直分量的估算精度优于CNN，而CNN在GRF内外分量和COP前后分量和内外分量的估算精度优于MLP。
    一种基于流固耦合并考虑主动脉残余应力与超弹性的血压预测方法
    张跃凡 , 郭宝磊 , 孙翠茹 , 戴向晨 , 刘浩飞
    录用日期: 2024-09-06
    [摘要](24) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的 考虑主动脉壁超弹性和残余应力，提出一种基于血管顺应性预测主动脉血压的数值模拟方法。方法 基于闭合张开角的三维残余应力求解方法和超弹性本构理论，实现理想化双层厚壁主动脉模型压力-半径关系的解析求解。计算血管顺应性，并将压力-半径关系施加于流体域的移动壁面边界进行数值模拟计算，获得血管顺应性与脉压的关系。对比有无残余应力、是否考虑血管超弹性以及不同年龄对血管顺应性和主动脉血压的影响。考虑覆膜支架的作用：将支架区域视为刚性壁，模拟不同支架数量、支架释放位置对主动脉血压的影响。结果 考虑残余应力的血管顺应性高于无残余应力，相应的，考虑残余应力时主动脉脉压略低于无残余应力的情况。与超弹性模型相比，线弹性模型的主动脉脉压预测值偏大。不同年龄的血管顺应性表现为40~49岁>60~69岁>70岁以上人群，相应的，主动脉脉压表现为40~49岁<60~69岁<70岁以上人群。当植入长度为60 mm的覆膜支架时，随着支架数量的增加，主动脉脉压持续增高，即支架植入范围越广，脉压越高。支架植入位置越靠近近心端，脉压越高。结论 本文提出的数值方法可正确预测主动脉血压，能够为主动脉支架设计和手术方案优化提供理论和技术支撑。
    内皮细胞力学感受器在主动脉扩张疾病中的研究进展
    赵容 , 孙慧莹 , 李双双 , 陆清声
    录用日期: 2024-09-04
    [摘要](24) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    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。 本文总结了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了展望，以期为开发临床治疗策略提供新视角和新靶点。
    人体重力线研究及其在脊柱领域中的应用
    施益锋 , 梁海波 , 王向阳
    录用日期: 2024-09-04
    [摘要](23) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    人体重力线(Gravity Line, GL)是穿过人体重心(Centre of Gravity, COG)的一条虚拟垂线,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的解剖基础、测量方法以及其与其他常用垂线的关系。进一步地,文章总结了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。我们期望,通过本文的综述,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。
    膝关节内收力矩影响因素的研究进展及其在膝骨关节炎诊疗中的应用
    杨洪源 , 张延明 , 罗丁元 , 王安然
    录用日期: 2024-09-03
    [摘要](40) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    膝关节内收力矩（Knee Adduction Moment, KAM）是膝关节生物力学研究中关键的生物力学指标，该指标与膝关节骨性关节炎（Knee osteoarthritis, KOA）1的发生发展有密切的关系。因此，了解影响 KAM 的因素对于 KOA 疾病的诊疗具有重要作用。本文根据相关研究整理了可能影响 KAM 的因素。
    鞋跟高度对慢性踝关节不稳女性平地行走时踝关节运动控制的影响
    赵春燕 , 闫晓芹 , 王疆娜 , 程静静 , 孙威
    录用日期: 2024-09-03
    [摘要](20) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    目的：本研究旨在探讨慢性踝关节不稳女性（chronic ankle instability, CAI）穿着不同高度的高跟鞋行走时对踝关节运动控制的影响。方法：采用Vicon红外运动捕捉系统和三维测力台同步采集20名健康女性和20名CAI女性穿着1cm、3cm、5cm、7cm四种高跟鞋平地行走时足着地前后200ms内的运动学、动力学参数。应用双因素重复方差分析对数据进行统计分析。结果：研究显示足着地时内翻峰值角速度以及内翻峰值角度存在组别*鞋跟高度的交互效应。经事后检验结果显示，在健康组内，与鞋跟1cm相比，鞋跟5cm（P=0.002）、7cm（P=0.002）在足着地前后200ms内翻峰值角速度显著较大；鞋跟1cm与鞋跟5cm（P=0.018）、7cm（P<0.001）的内翻角度峰值有显著性差异。在CAI组，与鞋跟1cm相比，鞋跟5cm（P=0.002）、7cm（P=0.002）在足着地前后200ms内翻峰值角速度显著较大；鞋跟1cm与鞋跟3cm（P<0.001）、5cm（P<0.001）、7cm（P<0.001）的内翻峰值角度有显著性差异。在足着地前后200ms内的跖屈峰值角度（P<0.001）、外旋峰值角度（P<0.001）、外旋峰值角速度（P<0.001）、跖屈峰值力矩（P=0.048）存在显著的高度主效应;外翻峰值力矩存在显著的组别主效应（P<0.001）。结论：与健康人相比，CAI女性穿着高跟鞋行走时踝关节控制能力较弱，随着跟高增加，踝关节稳定性降低，建议CAI女性穿着3cm以下高度的高跟鞋。
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