基于CT图像构建听骨链三维有限元模型

目的:初步探讨中耳听骨链传声机制的力学特点。方法:采用1例听力正常者CT图像,建立中耳的三维有限元模型,进行中耳力学分析,观察不同频率下中耳主应变、主应力和位移的变化。结果:低频和中频中耳主应变、主应力变化较大,而在高频阶段变化并不明显,其中200 Hz和在1 000~2 000 Hz阶段变化最为明显,中耳主应力与主应变变化趋势相一致。当刺激音高于2 000 Hz时,中耳听骨链没有位移产生。结论:通过中耳有限元模型可以无创性地研究听骨链传声机制,有利于术前及术后对听骨链进行临床评估。     

速滑选手出弯道衔接技术的生物力学诊断

采用运动生物力学方法，对男子500m速滑选手出弯道衔接技术进行了运动学分析，结果发现：目前我国男子500m速滑选手在出弯道阶段左右腿蹬冰技术结构存在一定的差异性，表现为出弯道阶段身体重心偏高，膝关节角度偏大；在双支撑转向单支撑阶段，髋、膝关节主动用力程度不够，爆发武蹬冰的效果不明显．     

运动生物力学中力学和生物学的辩证关系例析

运用运动生物力学知识研究人体运动时,会出现一些力学和生物学之间的矛盾.对这些矛盾进行深入思考和研究,对促进运动生物力学学科的发展具有重要意义.本文通过几个例子来分析两者的辩证关系,说明应用运动生物力学知识分析人体运动,既有力学的特点,又有生物学的特点,两者对立统一.     

双杠“希利夸尔”的生物力学分析

双杠“支撑后摆经倒立前翻一臂支撑转体360°成支撑”,是由美国运动员希利夸尔创造的。在男子国际体操评分规则中简称为“希利夸尔”被定为D组难度。具有勇敢性和独特性加分因素,己为国内外体操名将所采用,并取得了优异的成绩。而我国运动员不仅选用该动作的人数很少,完成动作的难度被贬值,而且连接动作简单,质量不高。本文以我国体操名将童非做为研究对象,对其在第五届全运会上完成的动作进行定点拍摄,对该动作的技术做生物力学分析。同时观察优秀运动员的训练比赛,访问有经验的教练员和科研人员,阅读国内外有关文献资料,阐明该动作的技术原理,为运动训练提供理论依据。     

人工股骨头金属柄的电测实验研究

本文在“人工股骨头金属柄的研制和临床应用”课题的研究中,通过生物力学分析和电测实验研究,对金属柄的选材和结构形状的力学匹配性以及承载能力的大小进行了探讨。     

运动生物力学在竞技健美操难度动作中的应用

目前我国竞技健美操的发展与发达国家的水平存在着一定的差距,由于难度动作在整个竞技过程中占有很重要的比例,结合健美操的训练理论和生物力学的研究方法,针对竞技健美操难度动作的结构特征,从理论上和科学研究上用生物力学的手段对难度动作进行分析,获得完成这些动作的力学原理,从而为进行科学合理的训练提供理论基础。     

后碰撞中乘员颈部肌肉有限元模型的建立与验证

建立并验证了具有主动力响应的乘员颈部肌肉有限元模型,用于研究颈部肌肉主被动响应对后碰撞载荷下乘员头颈部动力学响应及颈部损伤的影响.运用50百分位成年男性颈部的MRI数据重建了人体颈部肌肉三维数值模型,采用克里格插值方法将其与头颈基础模型进行匹配.肌肉材料定义采用Ogden材料和Hill材料相耦合的办法以分别模拟肌肉的被动和主动特性.根据Davidsson等人开展的后碰撞台车志愿者试验数据对该颈部肌肉模型进行了验证.结果表明,肌肉激活状态下与未激活时比较,头部质心相对T1位移减小了12mm,头部角位移减小了4°,肌肉主动力影响显著.该模型的数值模拟结果与志愿者试验结果吻合较好,模型具有较高的生物逼真度,可应用于后碰撞中的乘员颈部损伤研究.     

狗肝动脉的管径—压力关系的实验研究

通过对肝动脉灌注造影,测出了周围组织束缚下内径为0.1mm以上的狗各级肝动脉管径随内压力变化的几何尺寸,得出在生理范围内,可用方程D/D_0=A’+B’_p表示各级肝动脉管径与压力的关系,获取了各级肝动脉在周围组织束缚的弹性变形系数。并发现在一定的高压下,其肝动脉不仅管径显著增大,而且有严重的血管曲张。     

基于黏弹性模型的牙周膜生物力学研究

同时使用人体牙周膜的1组单轴拉伸和1组简单剪切的试验数据,对现有的几种超弹性应变能函数进行了参数拟合,结果表明Ogden模型比其他模型能更好地拟合实验数据.基于生物力学的原理,对实验获得的归一化应力松弛函数进行了分析推导,并转化为基于Ogden应变能函数的黏弹性模型;利用获得的牙周膜本构模型,对上颌的第一前磨牙的牙周膜使用线性黏弹性模型,对正畸初始阶段的受力情况进行了仿真模拟,研究分析了黏弹性对正畸过程中牙周膜力学响应仿真结果的影响.研究结果表明:Ogden模型可以较好地拟合人体牙周膜试验的2组数据;使用不可压缩的Ogden模型与使用线弹性模型获得的牙周膜力学响应有较大差别,牙周膜组织上各处的黏性响应与其位置有关.     

自发曲率对受体介导的胞吞作用的影响

为研究纳米颗粒进入具有自发曲率的细胞膜的机理,在已建立的受体介导胞吞作用力学模型的基础上进行了扩展,对非零自发曲率的细胞膜上发生的受体介导的胞吞作用进行了研究。结果显示:包裹时间不仅依赖于颗粒的尺寸,而且依赖于细胞膜的自发曲率;存在最佳的颗粒半径使包裹时间最短;对于无限大尺寸的细胞膜,当细胞膜的自发曲率大于临界值时,存在最小和最大包裹半径,但当细胞膜的自发曲率小于等于临界值时,只存在最小包裹半径。