生物力学研究前沿系列

正总主编:姜宗来,樊瑜波上海交通大学出版社出版生物力学是一个生物学、力学和医学深度交叉融合的学科领域,也是生物医学工程学科的重要组成学科。《生物力学研究前沿系列》立足世界科技发展前沿,旨在总结和展示近十多年来中国生物力学学科相关研究领域取得的成果,内容涵盖生物力学建模仿真与应用、血管力学生物学、细胞分子生物力学、组织修复生物力学、骨与关节生物力学、口腔力学生物学、眼耳鼻咽喉生物力学、康复工程生物力学、生物材料力     

大鼠股骨生物力学实验研究

通过三点弯曲实验研究肾上腺次全切除术对大鼠股骨弯曲力学特性的影响及不同剂量糖皮质激素替代治疗后对大鼠生物力学特性的影响．研究结果表明，肾上腺次全切除可导致大鼠股骨生物力学特性降低，其原因与糖皮质激素不足造成的骨丢失有关；其生物力学特性的降低表现为骨刚度较韧度变化更明显，在激素治疗中骨刚度的恢复较韧度迟缓；补充糖皮质激素对骨代谢有剂量依赖性调节作用．术后补充糖皮质激素对骨的生物力学性能恢复随药物剂量的加大而显著增加．     

浅谈我国生物力学的研究近况（综述）

对我国生物力学的研究近况进行了简略介绍。涉及以下内容：生物材料力学、生物流体力学、细胞微观力学、康复工程力学、运动系统力学、生物固体力学等。     

生物力学研究进展

生物力学作为一门新兴交叉学科,近40年来在其分支学科——骨、关节、肌肉力学,血液动力学与血液流变学,细胞—分子生物力学等领域均取得长足进展,今后将在分子和基因水平上得到更大发展.     

生物固体力学进展

生物力学是多种学科相互交叉、相互渗透所形成的一门新兴边缘学科。在我国仅有二十几年的历史。生物固体力学是生物力学的一大分支,本文就其三大方面:骨力学、软组织力学和器官力学的发展、主要成就及发展趋向、前沿研究课题作了简明的综述。     

呼吸系统调节的分析

呼吸系统是人和高等动物重要的生理系统.呼吸系统的调节是多因素的复杂的调节,它包括生物电学、生物力学、生物化学和生物控制论诸方面因素,这方面的机理还待进一步探索.本文讨论和分析了呼吸系统讯号传递的框图并对呼吸的力学过程进行了探讨,给出了呼吸肌运动的传递函数.     

生物力学分支之一——生物软组织固体力学简述

简介了国内外生物力学的发展动向,初步阐述了生物软组织和固体力学的关系。针对生物软组织的变形,研究了生物软组织的力学特点:既是材料的非线性,又是几何的非线性问题。给出了静脉和肺泡壁计算的拉普拉斯方程。引入模拟应变能密度函数,指出了动脉及左心室的应力解析步骤。为生理、解剖、医疗提供了科学依据。     

可诱导组织再生骨植入材料的研究进展

第三代骨修复和植入材料除了要满足生物相容性、力学相容性等要求,同时还要求具备骨传导、骨诱导和可控降解等特性,以实现骨组织的诱导再生。笔者通过梳理相关文献,从骨植入材料的分类、生物相容性、力学特性、拓扑结构、可控降解、组织诱导再生、加工制备及表面处理等方面对近年来可诱导组织再生骨植入材料的研究现状及最新动态进行了阐述,提出可控金属增材制造技术可能是未来骨植入材料加工制备的重要发展方向;将活性陶瓷与多孔钛基体高质量结合,在保证力学性能的基础上对骨植入体进行降解速率调控,将是实现骨植入材料组织诱导再生的关键。     

改良快速牵引架加石膏夹板治疗胫腓骨骨折临床观察及生物力学研究

为观察改良快速牵引架加石膏夹板治疗胫腓骨骨折的临床效果及生物力学性能。用自行研制改良快速牵引架加石膏夹板治疗胫腓骨骨折。以胫骨干骨加石膏夹板进行一维拉伸实验,并进行生物力学的材料试验研究。结果治疗35例,治愈25例,好转5例。该方法为骨折固定提供良好的力学保证,认为改良快速牵引架加石膏夹板能满足治疗胫腓骨骨折的各项生物力学性能,安全可靠,是一种有效的非手术疗法。     

寰椎后路椎弓根螺钉及侧块螺钉的生物力学分析

后路螺钉固定技术已逐渐成为后路寰枢融合的主流.为进行相关的生物力学研究,该文基于可视人数据库建立了寰椎后路椎弓根螺钉和侧块螺钉固定的有限元模型,并对2种固定方法在不同钉道长度下,骨-钉界面的生物力学特性进行了模拟和分析.结果显示,随钉道长度的缩短, 2种方法在骨-钉界面处的皮质骨和松质骨的最大von Mises应力及最大等效应变均逐渐增大.由于椎弓根方法具有长皮质骨钉道,因而可以比侧块方法为寰椎后路的螺钉固定提供更高的稳定性.该研究为后路螺钉固定技术的生物力学评价以及临床应用提供了依据.     

生物力学作用对骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化影响研究进展

骨髓间充质干细胞在体内所处的力学环境比较复杂,为了探索生物力学与骨髓间充质干细胞增殖分化之间的关系,对近年来生物力学微环境对骨髓间充质干细胞增殖分化影响的研究现状和最新进展进行了综述。认为牵张力与流体剪切力对骨髓间充质干细胞产生的刺激大部分会使其向成骨方向分化,而较大的压缩力和静水压力对骨髓间充质干细胞产生的刺激大部分会使其偏向软骨方向分化,小部分向成骨方向分化,每种分化方向都有其最适的分化条件。通过综述生物力学对骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响,为骨髓间充质干细胞的骨组织工程与再生医学研究及更好地应用于临床治疗提供思路和参考依据。     

步态变化对人体膝关节接触生物力学特性的影响

步态变化对股胫关节接触生物力学特性影响的量化研究对人们认识关节的力学行为,保护关节减少伤害非常重要。通过含半月板、股胫关节软骨和股骨、胫骨三维实体的膝关节有限元模型,仿真分析了在步态发生变化时膝关节股胫关节的接触力学特性。仿真分析表明:步态变化后股胫关节内外侧接触面积和接触应力发生了变化,内收外展角度的变化比内外旋角度的变化对膝关节生物力学特性的影响大,膝关节外旋同时出现外展时会加重股胫关节外侧的应力。     

给定荷载下的骨骼重建的有限元分析

作为一种活性生物器官 ,骨骼不同部分的密度在给定荷载下要发生变化 ,这种现象叫骨重建。定量的研究骨重建现象是骨生物力学的重要组成部分。在 Cater所做的骨材料的实验基础上 ,骨骼的不同微小部分被简化当作一种各向同性材料。再以有限元分析和迭代计算为手段 ,可以获得一种定量计算骨量的方法。与实验结果对照可以发现 ,此方法可使问题得到解决。     

羚牛股骨密质骨力学性能的实验研究

为了对国家一级保护动物——羚牛的骨生物力学和临床医学提供必要的骨力学参数,对羚牛新鲜股骨密质骨的拉伸与压缩力学性能进行了实验研究,用光学显微镜和扫描电镜观测了其微观结构,并与同属牛科的家牛进行了比较。实验得到了羚牛新鲜股骨密质骨沿轴向压缩和拉伸弹性模量分别为5.41GPa和0.98GPa,密质骨的力学性能在股骨的不同位置差异不显著。扫描电镜的观察表明:羚牛股骨密质骨在微观结构上是由丛状骨和哈佛氏系统组成的,其中哈佛氏系统沿径向的分布比较平均。     

髋骨、骶骨和股骨对女子体操运动员空翻和转体难度影响的研究

人体解剖结构的特点与运动技术水平有着直接的关系，体操动作技术的难度主要体现在空翻的周数和转体的度数，空翻围绕额状轴旋转，转体围绕垂直轴旋转。髋骨、骶骨和股骨的结构与其有着重要的关系，通过X光射线测量，运用运动解剖学和运动生物力学的理论，对髋骨、骶骨和股骨的结构进行分析，对体操运动员的选材和针对高难度动作的设计，具有一定的意义。     

皮肤生物力学研究进展

综述了皮肤本构理论和建模方法.讨论了普通材料力学方法、离体生物力学方法和活体生物力学方法下获取软组织力学特性参数的测量技术,包括张力计测量、多轴加载测量、钢印挤压测量、气动吸料测量、超声波测量等,列举了皮肤生物力学在生物医学中的皮肤伸展术和扩张术中的应用进展.最后对皮肤生物力学的发展进行了展望.皮肤的本构理论、建模方法、生物力学实验方法也给其他软组织生物力学研究提供了有益的参考和启发.     

单杠后倒挂膝上与运动生物力学的模糊关系

用模糊相关的运算方法、对单杠后倒挂膝上技术与运动生物力学之间的关系进行分析．为运动生物力学在体育教学中的应用提供了理论依据．