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    • 1  原子力显微镜在细胞与生物大分子超微结构和力学研究中的应用
    朱杰 ,  郭连红 ,  王国栋 ,  欧阳五庆
    2012, 27(3):355-360. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2012.03.360.
    [摘要](9616) [HTML](0) [PDF 12.98 M](26319)
    摘要:
    作为微纳米科学理论与技术迅猛发展的代表，原子力显微镜（atomic force microscopy, AFM)在其25年的发展过程中极大地推进了生物学在微纳米尺度上的拓展，为微纳米生物学的诞生与发展提供了重要技术手段。本文在介绍AFM基本原理和检测模式的基础上，结合作者在该领域的研究成果和工作经验，从生物结构与形态学研究、表面物化性质表征、生物大分子的力学操纵三方面综述了AFM在细胞与生物大分子超微结构与生物力学特性研究中的具体应用，并重点探讨了AFM在细胞与生物大分子科学研究中亟待改进和解决的科学与技术问题，提出了一些探讨性的见解和建议。
    2  血管力学生物学2023年度研究进展
    邹敏文，韩悦
    2024, 39(1):9-16. DOI: 10.16156/j.1004-7220.2024.01.002
    [摘要](324) [HTML](251) [PDF 7.80 M](22305)
    摘要:
    心血管系统是一个以心脏为中心、血管为网络的力学系统，力学因素在调控心血管系统生理状态或病理进程中起到直接且关键的作用。冠心病、高血压和脑卒中等多种心血管疾病都有着相似的病理学基础，即由于血管功能失衡及损伤修复异常引起的血管重建。因此，研究力学因素如何产生生物学效应而导致血管重建，阐明心血管力学信号转导通路和力学调控途径，对于深入了解心血管活动和疾病发生的本质及其防治有重要意义。本文以力学刺激（环境）因素和关键力学响应分子为线索，总结2023年度血管力学生物学的最新研究进展。研究结果为进一步探讨力学因素在心血管疾病发病机制中的作用，寻找心血管疾病诊断的标志物和潜在靶标等提供了新思路。
    3  口腔正畸生物力学的研究进展
    经典，王瑞清，房兵
    2023, 38(5):864-873. DOI: 10.16156/j.1004-7220.2023.05.003
    [摘要](3180) [HTML](33) [PDF 1.03 M](21366)
    摘要:
    口腔生物力学是口腔正畸学的重要基础学科之一。在传统正畸力学系统稳定运行的基础上，矫治理念仍在不断更新发展，随着各类新型矫治器不断研发、矫治技术不断提出，对不同矫治体系的生物力学效应探索是正畸领域的关注重点。口腔生物力学技术的不断优化、突破与创新也为更加真实模拟和理解矫治中的生物力学效应提供了重要途径。本文主要对近年来固定矫治、隐形矫治、矫形治疗3个矫治体系相关的生物力学研究进行综述，包括正畸新理念和正畸新技术的生物力学分析、生物力学新技术在正畸中的应用等。
    4  血管生物力学与力学生物学研究进展
    张红萍，赵川榕，王贵学
    2024, 39(1):17-23. DOI: 10.16156/j.1004-7220.2024.01.003
    [摘要](445) [HTML](255) [PDF 1008.29 K](20650)
    摘要:
    血管生物力学主要探讨血管细胞如何感知力学刺激、力学如何影响疾病发生发展以及开发多种数理模型来分析力学因素对疾病的作用。近年来，血管生物力学领域的研究蓬勃发展，各科研团队从不同方向解析血管的力学生物学过程，以期深入了解血管生物力学因素影响各种血管疾病进程的调控机制，为心脑血管疾病的防治提供基于力学生物学的理论基础。本文基于国内外专家团队并结合本团队研究工作对血管力学生物学领域近期的研究热点和新兴趋势进行总结分析，为把握血管力学生物学领域热点和探索新的研究方向提供系统框架。
    5  脊柱生物力学2023年度研究进展
    吴爱悯，郭振宇，王向阳
    2024, 39(2):187-196. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2024.02.001
    [摘要](304) [HTML](164) [PDF 5.02 M](20318)
    摘要:
    脊柱是人体最重要的骨骼结构之一。 它具有保护脊髓、支持体重、减缓冲击,并允许躯干灵活运动的功能。脊柱生物力学研究对于全面认识脊柱结构功能、疾病发病机制意义重大。 2023 年,国内外学者开展了大量脊柱相关的生物力学研究,包括脊柱基础生物力学的认知,病理条件下脊柱力学特性改变,以及基于生物力学研究基础设 计的各种治疗脊柱疾病办法。 本文着重分析脊柱生物力学 2023 年度研究进展,并以几种较为典型的脊柱疾病或病理状态为例进行详解介绍。
    6  足踝运动损伤2023年度研究进展
    李宏云，华英汇
    2024, 39(2):197-206. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2024.02.002
    [摘要](219) [HTML](161) [PDF 2.47 M](20197)
    摘要:
    足踝运动医学是近年来逐渐兴起并蓬勃发展的新兴学科，主要聚焦于足踝部韧带、肌腱、软骨损伤的诊断和治疗。本文检索了2023年发表于国际著名期刊中关于足踝运动损伤的相关文献，并对相关最新研究进展进行综述，为今后的研究、诊断及治疗提供新的思路。
    7  骨细胞的力学感受器
    刘艳伟，宫赫，王新宇，杨启帆，刘舜，朱东
    2024, 39(2):207-213. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2024.02.003
    [摘要](347) [HTML](175) [PDF 1007.83 K](20060)
    摘要:
    骨细胞是骨骼中最丰富和寿命最长的细胞，是骨重建的调节器。骨细胞在内分泌调节和钙磷酸盐代谢中发挥重要作用，也是力学刺激的主要响应者，感知力学刺激以直接或间接的方式对刺激做出反应。骨细胞中的力学转导是一个复杂而精细的调节过程，涉及细胞与其周围环境、相邻细胞以及细胞内部不同功能的力学感受器之间的相互作用。目前已知的骨细胞主要力学感受器包括初级纤毛、piezo离子通道、整合素、细胞外基质以及基于连接蛋白的细胞间连接。这些力学感受器在骨细胞中发挥着至关重要的作用，它们能够感知并转导力学信号，进而调节骨稳态。本文对5种力学感受器进行系统的介绍，以期为理解骨细胞如何响应力学刺激和维持骨组织稳态提供新的视角和认识。
    8  线粒体的力学生物学研究进展
    纳静，郑丽沙，樊瑜波
    2024, 39(3):545-551.
    [摘要](162) [HTML](51) [PDF 1.88 M](19311)
    摘要:
    线粒体是高度动态的细胞器，不仅为细胞提供能量和物质基础，同时参与调控细胞的增殖、迁移、分化和凋亡等。细胞命运受来自微环境的力学信号调节，近年来的研究表明，力学因素对细胞的能量代谢具有调控作用，线粒体作为一个力学感受器和枢纽连接力学和代谢来调控细胞的命运。深入理解力学微环境和线粒体代谢的关系，为促进组织再生和疾病治疗提供有力的指导。本文主要介绍线粒体力学生物学研究进展，并探讨其在组织再生和疾病治疗中的潜在应用。
    9  空间微重力下细胞力学感知-传导的研究进展
    田 然，吴欣童，孙联文
    2024, 39(3):387-392.
    [摘要](103) [HTML](37) [PDF 984.35 K](19236)
    摘要:
    在重力场下,绝大多数细胞功能受到力学载荷的调控。 空间微重力下细胞对力学载荷的响应能力在空间机体生理功能适应性变化中的作用不容忽视。 细胞骨架被普遍认为是细胞感知重力变化及响应力学载荷的关键结构之一。 本文总结了微重力下“细胞骨架-LINC 复合物-核纤层”这一细胞力学感知-传导途径变化及作用机制的研究进展,并对未来的研究工作进行展望。
    10  树突状细胞的生物力学与力学生物学研究进展
    余鹏，曾柱
    2023, 38(3):451-457. DOI: 10.16156/j.1004-7220.2023.03.004
    [摘要](967) [HTML](396) [PDF 980.75 K](19221)
    摘要:
    树突状细胞（dendritic cells, DCs）是目前已知机体内功能最为强大的抗原提呈细胞，具有高效的抗原摄取、加工和处理能力，能够在二级淋巴组织向幼稚T细胞提呈抗原，从而诱导免疫应答或耐受，在启动和放大先天性及适应性免疫中发挥关键作用。DCs在发挥其生理学功能的过程中经历复杂的化学和力学微环境变化，并表现出不同力学表型和免疫表型，深入理解调控DCs力学表型和免疫表型的化学和力学因素是利用其治疗免疫相关疾病的先决条件。本文主要介绍DCs生物力学与力学生物学研究的进展，并探讨其在免疫相关疾病治疗中的潜在应用和未来发展方向。
    11  空间失重环境力学生物学2023年度研究进展
    窦向雅，张译文，刘帅廷，续惠云
    2024, 39(3):377-386.
    [摘要](160) [HTML](22) [PDF 1.26 M](19208)
    摘要:
    航空航天活动过程中特殊力学环境导致的生理变化一直是力学生物学研究的重要组成部分。本文综述了2023年度空间失重环境力学生物学研究进展，主要聚焦失重的生物学效应，包括在细胞、模式动物和人体水平在空间真实环境和地面模拟失重条件下得到的研究结果，以期助力航空航天力学生物学的发展研究，并为航天员或地面相关人群的健康防护或对抗措施研究提供帮助。
    12  口腔生物力学2022年研究进展
    张旻，张淞柏，王君俊
    2023, 38(5):854-863. DOI: 10.16156/j.1004-7220.2023.05.002
    [摘要](1952) [HTML](25) [PDF 6.73 M](18436)
    摘要:
    从生物力学到力学生物学、再到力学学科与生命和医学前沿交叉领域的力医学，生物力学有力地推动着生物医学工程领域的发展，在现代疾病诊疗中扮演着举足轻重的角色。同样的，研究口腔生物力学有助于突破研究瓶颈和解决口腔临床难点问题。本文结合2022年口腔生物力学领域的最新进展，着重从口颌系统主要的力学器官及其相关的力医学两个部分探讨生物力学在口腔领域的发展和应用情况，并特别关注力学生物学调控和力治疗，探讨口腔生物力学的发展方向，以期助力口腔临床医学与口腔生物力学结合成果的转化与应用。
    13  利用有限元研究非贯穿弹道冲击防弹衣后人体躯干的力学响应
    董萍 ,  陈菁 ,  张启宽 ,  康建毅 ,  刘海 ,  张良潮 ,  徐诚
    2012, 27(3):270-275. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2012.03.275.
    [摘要](10268) [HTML](0) [PDF 12.44 M](18254)
    摘要:
    目的 通过建立人体躯干有限元计算模型，对弹头非贯穿性弹道冲击下人体躯干主要脏器的力学响应进行数值模拟。方法 利用正常成年男性的CT扫描数据，应用医学图像重建软件Mimics和有限元前处理工具HyperMesh进行人体躯干有限元建模，在显式动力有限元分析软件LS-DYNA中对速度为360 m/s 的9 mm手枪弹弹头撞击装配有软质防弹衣人体躯干的压力、加速度响应进行数值计算。结果 建立了包括胸廓骨骼结构、脏器、纵膈和肌肉/皮肤的人体躯干有限元模型，通过数值计算获得了心脏、肺脏、肝脏、胃的压力响应以及胸骨的加速度响应，发现不同脏器之间或同一脏器的不同位置，离弹头撞击点位置的远近决定了压力峰值的大小和出现压力峰值的时间。结论 装配有软质防弹衣的人体躯干有限元计算模型可作为非贯穿弹道冲击下人体力学响应的仿真分析工具，仿真结果可为防弹衣后钝性损伤机制和防护研究提供依据。
    14  周期性张应变对破骨前体细胞和破骨细胞增殖和抗酒石酸酸性磷酸酶的影响
    郭勇 ,  郭春 ,  闫玉仙 ,  李瑞欣 ,  刘璐 ,  郝庆新 ,  张西正 ,  侍才洪
    2012, 27(3):299-304. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2012.03.304.
    [摘要](8687) [HTML](0) [PDF 19.90 M](14013)
    摘要:
    目的 研究不同强度的力学载荷对破骨细胞及其前体细胞增殖、分化和功能的影响。方法 以破骨诱导液培养RAW264.7破骨前体细胞，同时施加3 d的周期性张应变，然后培养4 d；另外一组RAW264.7细胞以破骨诱导液培养4 d，将其诱导为破骨细胞，再施加3 d的周期性张应变。结果 在不同张应变下，两组细胞增殖活性的变化大致相同，但细胞抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate-resistant acid phosphatage, TRAP）活性和破骨细胞（TRAP阳性多核细胞）数量的变化明显不同。在2 500 με的中等强度张应变下，第1组的TRAP活性降幅和破骨细胞数量减幅均最高，而后者TRAP活性降幅和破骨细胞数量减幅均最低。 结论 不同张应变对分化初期破骨前体细胞和已分化出破骨细胞的破骨前体细胞的破骨分化和功能状态的影响有明显差异。
    15  人体松质骨矿质密度与弹性模量关系
    王倞 ,  李元超 ,  汪方 ,  王秋根 ,  王冬梅
    2014, 29(5):465-470. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2014.05.470.
    [摘要](6000) [HTML](0) [PDF 866.94 K](9882)
    摘要:
    目的 测量人体多部位松质骨矿质密度、轴向弹性模量，建立矿质密度与轴向弹性模量相关关系的本构方程，为国人有限元材料属性赋值提供依据。方法 采取10例成人新鲜尸体作为样本源，选取胫骨近端、大转子、股骨颈、肱骨头和椎体5个部位的松质骨，加工成直径约6 mm、长约30或40 mm的准试样。测量尺寸并计算体积，CT扫描试样骨矿质密度。对松质骨试样进行力学性能测试，分析不同部位松质骨弹性模量。对矿质密度与轴向弹性模量关系进行线性与幂次回归分析。结果 测试成功的试样来自5个部位，共169枚，其中胫骨近端52枚，大转子31枚，股骨颈15枚，肱骨头17枚，椎体54枚；5个部位松质骨矿质密度、轴向弹性模量均有所差异，线性相关性均较好（0.850>r2>0.785），3个部位（胫骨近端、大转子、椎体）的幂次相关性较好（0.871>r2>0.825），2个部位（肱骨头、股骨颈）的幂次相关性较弱(0.671>r2>0.643)。结论 各个部位骨矿质密度与轴向弹性模量的线性和幂次回归的相关性均较高，且同部位两种回归的r2值之间无明显差异；可应用于体外检测患者的骨骼质量，准确分辨骨质变化的部位，配合有限元建模能够预测骨折的风险。
    16  冠脉支架的疲劳寿命分析
    李建军 ,  罗七一 ,  谢志勇 ,  李雨
    2010, 25(1):68-73. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2010.01.73.
    [摘要](10782) [HTML](0) [PDF 709.16 K](9036)
    摘要:
    目的　冠脉支架植入后，在血管周期脉动载荷作用下，要求至少经过相当于10年约4亿次的循环后保持完整，维持其预期功能，需要评价其疲劳性能。方法　使用有限元方法分析了支架在使用过程中的应力分布，根据Goodman准则评价了支架的疲劳寿命，同时采用加速疲劳对支架进行疲劳试验。结果 分析发现最危险点始终位于支架弯折位置侧内表面区域。结论　结果表明有限元分析可以很好的模拟支架的疲劳特性，为支架的设计提供理论指导。
    17  腰椎椎弓峡部裂三维有限元模型的建立与验证
    顾晓民 ,  贾连顺 ,  陈雄生 ,  鲁成林 ,  刘洋 ,  张东升
    2010, 25(1):45-50. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2010.1.50.
    [摘要](10126) [HTML](0) [PDF 749.69 K](8272)
    摘要:
    目的 建立腰椎椎弓峡部裂三维有限元模型，通过与生物力学实验比较进行有效性验证。方法 利用临床1例腰椎椎弓峡部裂病例影像学资料，采用Simpleware建模软件分别模拟下腰椎骨性结构、椎间盘组织，并在Ansys软件附加腰椎相关韧带和关节囊，建立L5双侧椎弓峡部裂三维有限元模型，并通过体外力学实验结果验证模型有效性。结果 重建模型构建了椎体皮质骨、松质骨、腰椎关节突关节、椎弓根、椎板、横突、棘突等骨性结构，还构建了纤维环、髓核、上下终板组织，并成功附加了前纵、后纵韧带、黄韧带、棘上、棘间韧带以及关节突的关节囊。模型共计有 281261 个节点和 661150 个单元。腰椎椎弓峡部裂重建成功。通过与体外生物力学在不同工况下L4下关节突、L5上、下关节突、S1上关节突应力/应变趋势以及L4下关节突内外侧力学应力/应变趋势比较，验证了模型的有效性。结论 建立了下腰椎椎弓峡部裂的三维有限元模型，此模型可以用来进一步实施有关峡部裂治疗的力学研究。
    18  组织工程研究的现状与进展
    张西正
    2010, 25(1):1-3. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2010.1.3.
    [摘要](11375) [HTML](0) [PDF 404.53 K](8051)
    摘要:
    组织工程是目前最有发展前途的学科之一，在再生医学和人类健康方面有着广泛的应用前景。本文结合本期所发表有关组织工程化构建过程中支架材料的制备、力学环境对细胞影响的论文，介绍了目前国内外组织工程研究的现状与进展，指出组织工程研究正在向更深层次和更为广泛的领域发展。
    19  钛合金表面TiO2图案化薄膜的溶胶凝胶法制备及其性能研究
    刘颖 ,  张文光
    2010, 25(1):21-25. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2010.1.25.
    [摘要](7729) [HTML](0) [PDF 567.23 K](7584)
    摘要:
    目的 改善钛合金植入体的长期生物相容性和机械稳定性。方法 通过溶胶凝胶工艺和浸渍提拉技术，以钛酸丁酯(TEOT)为前躯体，加入聚乙二醇(PEG)作为模板剂，在钛合金基片上制备了TiO2微纳图案化薄膜，通过AFM研究了PEG的加入量对薄膜表面微观形貌的影响，并利用光学接触角测量仪与UMT-2型摩擦磨损试验机对薄膜的浸润性及摩擦学性能进行了研究。结果 当PEG浓度增至3.5g/100mL时，样品表面呈现出较为规则的平行排列的沟槽状结构；具有图案化结构的TiO2薄膜的耐磨性能较未加入模板剂的TiO2溶胶凝胶薄膜有明显提高。结论 可以通过控制模板剂的用量来实现对TiO2薄膜图案化特征的渐变控制，并证明了特定的图案化微观结构可以提高薄膜的抗磨损性能。
    20  粘接剂厚度对IPS Empress II 全瓷冠应力的影响分析
    刘斌 ,  鲁成林 ,  张修银 ,  张东升
    2010, 25(1):56-62. DOI: 10.3871/j.1004-7220.2010.01.62.
    [摘要](10405) [HTML](0) [PDF 768.15 K](7571)
    摘要:
    目的 本研究利用数值分析方法研究3M ESPE RelyX ARC粘接剂厚度对IPS Empress II全瓷冠各组成部分应力水平的影响。方法 建立粘接剂厚度分别为60、90、120和150μm的四种全瓷冠数值模型，施加四种不同的载荷加载方式，用数值计算方法分析全瓷冠的各组成部分的应力极值和应力分布进行分析。结果 当粘接剂的厚度从60μm增大到90μm时，全瓷冠饰面瓷和核瓷的张应力极值都有所降低；而当厚度增至120μm时，瓷冠的应力水平有所提高，当厚度继续增大为150μm时，饰面瓷和核瓷的应力极值显著增大。结论 粘接剂内部的正应力在粘接剂厚度为90-120μm时维持在一个较低的水平。当粘接剂厚度达到90μm以上时，剪应力幅值变化不大。当粘接剂厚度维持在90μm附近时，可以降低各瓷层内部的应力水平。粘接剂主要以剪切的方式破坏，粘接剂剪切强度是一个值得注意的问题。

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