摘要：目的为下颌骨缺损修复植入体的构型设计提供优化方法和基本构型。方法使用基于密度法的拓扑优化算法,针对下颌角缺损的修复体钛板进行拓扑优化计算。结果通过比较和分析体积分数F和惩罚因子p对优化构型的影响,最终选择F=0.65和p=3.5作为优化的参数组合。用此参数组合对下颌角缺损修复体进行优化计算,认为3孔构型是其基本优化构型。同时发现,对同一构型,磨牙咬合较前牙咬合对植入体应力分布影响更显著。结论获得了一套适用于下颌骨修复植入体构型优化的参数和方法,得到了优化后的钛板基本构型,可为临床下颌缺损修复体的设计提供借鉴。

摘要：由于主动脉三维螺旋结构的存在,血流在心脏收缩期成旋动流态。这种旋动流态是人体的一种典型的血流形态,广泛存在于人体的动脉系统中。研究证明,旋动流有着多种积极生理意义,可以促进血液流动运输,抑制血流扰动,防止致动脉粥样硬化性脂质低密度脂蛋白在动脉腔表面的沉积,促进氧气输送到动脉壁的输运和减少血细胞在血管表面的黏附。本文对旋动流原理在临床上的潜在应用进行综述,以期能为血管疾病治疗方案及植介入器械的优化设计提供指导。

摘要：下肢截肢后残端的肌肉萎缩现象一直是困扰截肢患者临床康复和运动能力恢复的重要因素。了解其发生发展机理将对截肢手术、训练恢复方式和假肢设计的改进等具有重要意义,这也是目前假肢康复领域非常关注的问题之一。为此,本文围绕肌肉萎缩研究手段和模型、残端力学特征、微观病理特征、以及预防策略等方面,对近年来这一领域的研究进行了综述。残端特殊的生理和力学环境对于肌细胞生长以及肌肉蛋白合成分解代谢动态平衡的影响还有待深入研究和完善,导致残端肌肉萎缩的根本原因还有待进一步证实。

摘要：血管生成在许多生理和病理过程中发挥着重要作用,但其机理仍不清楚。血管细胞在体内同时受到多种生物化学和生物力学刺激,处于复杂的微环境中,因此,在体外构建血管模型并重现其在体微环境,对探究血管生成机制十分必要。近年来,随着微加工和微流控技术的进步,各种体外微血管模型应运而生,对剪切力、渗流、血管生成因子浓度梯度等变量进行准确控制,极大地推动了血管生成的研究。本文综述各类微血管模型的构建方式、发展演化及其生物力学设计。

摘要：目的建立中国男性青年人群的操作力数据库,为作业环境下的操作力设计提供基础数据。方法在东北、华北、西北、西南、东南、华中、华南7个自然地域采集843名青年男性的人体测量和操作力数据,测量旋力、背力、不同施力方向上(推力、拉力、内扳力、外扳力)的臂力及同一施力方向不同肘部弯曲角度的臂力。对数据进行统计分析,并与国内外相关研究进行对比。结果臂力的4个施力方向上,推力大于拉力,内扳力大于外扳力,推力最大,外扳力最小;在相同的施力方向上,推力和拉力随着肘部角度的增大而显著性增大,内板力和外扳力随着肘部角度的增大而显著性减小;操作力之间存在着显著的相关性;人体测量参数中,体重和操作力之间有显著的相关性,而人体测量参数与操作力的相关性较弱;与西方国家的数据相比,我国青年人的操作力偏小。结论通过全国范围内的采样,建立了我国男性青年人的操作力数据库,研究结果为人机系统中操作力的设计提供基础数据的支持,也为工效学研究人员、职业健康工作者以及康复研究人员提供参考。

摘要：背景:诱导多能干细胞在疾病模型和再生医学领域具有广阔的应用前景,能够利用安全高效的方法进行体细胞重编程是诱导多能干细胞广泛应用于临床的前提。近年来研究者们发现细胞黏附分子整合素和E-钙黏素对诱导多能干细胞重编程和干性维持有重要影响,对其分子机制的研究将帮助研究者设计更加安全有效的重编程方法和深入全面的理解重编程过程。目的:从机制层面对整合素和E-钙黏素在诱导多能干细胞重编程及干性维持中的作用进行归纳总结。方法:由第一作者检索Web of Science数据库2006年至今有关细胞黏附影响诱导多能干细胞重编程及干性维持的文献,从中挑选63篇与研究目的相关性较强,质量较高的文章进行总结。结果与结论:整合素介导的细胞-基质间黏附与E-钙黏素介导的细胞-细胞间黏附可分别激活下游信号通路调控多能性基因表达,还可以作用于细胞骨架与核膜直接连接,通过多种机制产生基因水平、蛋白质水平和表观遗传学水平上的变化,最终影响诱导多能干细胞重编程及干性维持。

摘要：目的 为提高手功能康复机器人的临床应用,改善现有刚性外骨骼康复机器人结构复杂、质量大、存在安全隐患等缺点,提出一种新型柔性可穿戴康复手套。方法 康复手套由McKibben型气动人工肌肉(pneumatic artificial muscles,PAMs)驱动,并仿人手的解剖和生理结构设计了腱驱动网络,利用佩戴者自身的指骨关节来传递力和扭矩,模拟人手的正常运动,大幅度减轻设备的重量。同时设计表面肌电信号(surface electromyography,s EMG)采集电路和基于表面肌电信号的佩戴者运动意图检测方法。结果 柔性康复手套的特性测量实验结果表明,康复手套能够有效协助佩戴者完成日常动作和日常生活用品的抓取,验证了该康复手套的可行性和科学性。结论 所设计的康复手套具有质量轻、易操作、舒适度高等优点,可为类似的手部康复设备研究和设计提供参考。

摘要：合理的本构模型及正确的材料参数是进行有效数值计算以及靶标制备来表征生物软组织高速撞击下力学响应的前提方法。对典型的生物软组织及材料力学测试方法从单一加载模式拓展到剪切加载乃至混合加载进行了阐述,均进行详细的理论推导并得到各个模式下的主伸长。结果表明:基于各个加载模式下的主伸长,可以得到应力主面、形变最大值及方向来评估生物软组织及其对应仿生靶标的最大受力面及破坏程度等,便于深入探索生物软组织细观结构及模拟材料设计与其宏观力学性能相关性规律,旨在建立更加科学合理的人体仿生靶标。

摘要：目的流体剪切力是由于血液流动摩擦产生的,内皮细胞可以感应剪切力并根据力的不同调节自身形状和功能,以及病生理相关基因的表达。最近的研究显示,内皮细胞中至少有350种基因受剪切力调节,其中大部分与血管新生有关。血管新生是指在已有血管上形成新血管的过程,这一过程不仅在胚胎发育中起关键作用,在出生后的脏器生长中同样重要,不正常或不成熟的血管新生与多达70余种病变有关。许多证据表明血管新生与流体剪切力间可能存在密切联系,但剪切力的具体作用尚不明确。在过去,因其可以促进一氧化氮的生成,剪切力曾被认为是一种促进血管新生的因素。但近来的体外研究报道剪切力会抑制内皮细胞出芽和入侵三维胶原,这两项功能在血管生成中都具有重要作用。基于此,本文拟对模拟生理环境下,血管内皮细胞小管形成情况进行分析,以探究剪切力在血管新生中的具体作用。方法应用平行平板流动腔向接种于Matrigel胶原上的人脐静脉内皮细胞加载剪切力,并观察内皮细胞小管形成的过程。内皮细胞小管形成是研究血管新生的经典实验之一,主要用于研究血管新生中内皮细胞分化这一过程。整个过程根据基底膜成分的不同,一般持续4~24 h。小管形成实验常用四种变量评估,平均小管长度、小管数量、小管面积和分支点数量。本研究中,采用平均小管长度作为评估指标,因其最易准确测量。结果内皮细胞单层以15 dyn/cm2剪切4 h后,固定细胞并统计小管长度。结果发现层流组的平均小管长度小于静息对照组,表明层流剪切力抑制内皮细胞小管形成。结论应用自主设计的新型流动腔,可以直接对接种于Matrigel胶原上的内皮细胞加载剪切力,使其更接近体内生理环境。研究结果显示剪切环境下的平均小管长度低于静止环境下,说明生理环境下层流剪切力可能对血管新生起抑制作用。

摘要：目的利用飞行仿真获取Herbst机动中飞行员生理坐标系下的各方向过载,并对获得的典型数据进行分析。方法依据典型4代机设计参数,在CAD软件中建立飞机三维几何模型,通过飞行仿真获取机体质心6个关键运动参数,根据中国飞行员人体测量数据建立人体三维几何模型;依据座舱和座椅在飞机中的位置建立飞机与人体装配模型;通过人机系统运动学分析获取机动飞行时人体不同部位的各方向过载,对3 km高度、90 m/s速度下开展的Herbst机动进行过载分析。结果人体胸部、足部和头部各方向过载基本一致,但手部与胸部Gy曲线相差很大,手部过载峰值约为1.6 g;在人体三向过载中+Gx峰值最大,约为3.0 g。结论使用机体质心过载曲线代替人体过载曲线会带来较大误差,在研究多轴向载荷对操控行为的影响时手部Gy过载曲线不能使用其他部位过载代替。