触觉的生物力学基础初探

本文利用皮肤和皮下结缔组织的变形性能,讨论触觉中心理物理学定律的力学基础．     

细胞粘附的生物力学研究进展

介绍了细胞粘附的生物力学领域的进展和基本概念,对生物力学中这一新领域的研究进行了评价．同时对力学分析方法和试验方法给予评论,而这些方法示明：细胞粘附的生物力学研究趋势是从细胞力学至分子力学,而在不久将来将进入微观力学范畴     

生物力学的进展

本文对上海地区近年来的生物力学发展情况做简单的回顾,这包括动脉顺应性的确定、血液流过弯曲狭窄管的分析、心室与血管的耦合、可塌陷管流动、人工心瓣的力学基础、骨力学以及运动生物力学等。     

听觉灵敏度的生物力学

这篇关于听觉灵敏度生物力学的综述报告,不是讨论人及其他哺乳动物的大脑怎样分析沿听神经纤维传入大脑的信息,而是讨论耳蜗如何开始收集那些信息。不用说,大脑只有在初始信息良好的情况下工作时,才能产生它的种种译释的奇迹。对于频率选择性来说,这些译释奇迹取决于作为被动宏观力学系统的耳蜗的某些卓越特性,其中包括在耳蜗流体内振动的具有陡坡度刚度分布的基底膜。但是,在低声级(在任何特殊频率下)时,听觉灵敏度的生物力学也会使主动微观力学系统发挥作用,这在过去几年里由于对外毛细胞的探测,已经逐渐予以搞清,并且通过正反馈的过程,这个系统将基底膜的振动予以放大(在健康的耳朵里)。这种放大又给内毛细胞提供一个增强了的低声级信号,从而使得内毛细胞能够产生听神经纤维活动的那一阈值事实上非常低。     

生物力学研究的进展与预测

本文略述当今生物力学的主要研究领域及正在形成的研究体系;评介我国生物力学研究的进展和国际上有关生物力学的研究动态;对今后生物力学研究可能出现的突破性进展,作了初步预测.     

移植体与骨的生物力学

<正> 在过去20多年间,永久性矫形移植体(如人工髋和人工膝)的适用范围以及长期成功率都有了很大的改进。生物力学的研究大大地促进了这方面的进展。可是决不能说这些进展已经到顶了。如何使移植骨固定得经久耐用仍然是个问题;损坏的原因还不很清楚;而为了提高远期效果(特别是对年轻患者而言),为了扩大适用范围(用于其他关节),固定的方法、移植体的材料及设计都在不断地更新。有几个生物力学研究课题的发展对于达到这些目标有     

人类活体颈椎生物力学性能测试仪器的研制

颈部疼痛和运动障碍是人类的常见病症。不管起因如何，受伤和退化将使颈椎的力学性能发生变化。由于颈椎的生理结构复杂。描述其在三维坐标系的运动状态需要3个平移参数和3个转角参数。为此，我们在颈椎运动力学性能研究时做如下的力学模型简化；把人体的胸部和头部看成是两个刚体，它们之间仅由颈椎相连，当人体的胸部被固定时，头部做曲伸，旋转，侧弯运动，简化为头部绕第一胸椎（T1）的转动。为实现这一运动，我们研制了一套专用的测试装置。测试者接受的是被动测试，头部的旋转是由扭力扳手产生的，当扭力扳手对某轴施加一力偶时，就向被试者头部传递了一力矩T，而此力矩可通过安装在扭力扳后上的力传感器将信号传递到应变仪上测出；头部在这力矩作用下的转角θ则由安装于测试装置上的转角指示器显示，我们分别对四位受试者进行了测试，得到了对应的T-θ曲线图。测试表明，尽管受试个体间存在着特异性，但也能找到一些明显的规律。例如每个受试者颈椎旋转的运动角度要大于其它的几种运动。     

猫下落时的翻身与运动生物力学

用双手托起一只猫,使它四脚朝天,然后突然撒手;猫在下落过程中,竟能在空中翻身,四脚朝地安全落下.这种现象早已为大家熟悉,但在力学原理上却不容易解释.因为猫在下落的初始时刻对质心的动量矩为零,而下落过程中猫所受的重力对质心的力矩也为零;根据动力学中相对质心的动量矩定理,猫对其质心的动量矩,特别是对猫体纵轴(头尾连线)的动量矩,应该守恒,即永远为零.所以当猫的前半身转体时,后半身要向相反方向转体,而不可能整个身子向一个方向转     

翼状韧带断裂对枕颈部稳定性的生物力学评价

本文应用三维运动测量分析方法，用新鲜人体标本实验模拟枕颈部翼状韧带断裂，对测量结果进行分析比较，阐明了翼状韧带断裂对枕颈部稳定性影响的生物力学特性，为确定枕颈部的稳定性提供了相应的生物力学评价和理论依据。     

乘员股骨在轴向压力-弯矩下的损伤生物力学机理研究

汽车前碰撞事故中在冲击力作用下乘员股骨经常产生骨折创伤.为研究乘员股骨在不同的轴向压力-弯矩作用下的损伤机理及其耐受限度值,首先建立了一个较为精细的50百分位乘员的坐姿下肢有限元模型,并通过模拟股骨动态三点弯曲及下肢的轴向膝部冲击实验对模型的有效性进行了验证.在此基础上,针对股骨在轴向压力-弯矩载荷下的断裂失效分别进行了曲梁力学模型分析及有限元虚拟实验研究.结果表明:股骨骨折位置依赖于膝部轴向压力及弯矩的载荷大小的变化,在预加载弯矩从0增加到676Nm时,股骨失效部位由股骨颈部转移到股骨干末端区域;失效部位发生在颈部及股骨干时的最大力矩分别为285 296Nm和381443Nm.股骨损伤机理的分析结果阐释了在膝部轴向冲击实验中失效部位位于股骨颈部,而在汽车前碰撞事故中仍有大量的股骨干骨折出现的原因.      

血红细胞力学性能的纳米压痕实验和有限元模拟

采用纳米压痕技术和有限元方法研究了血红细胞的生物力学性能. 进行了血红细胞的纳米压痕实验, 得到了血红细胞的材料参数和变形形貌; 在实验基础上, 建立了血红细胞的三维有限元模型, 模拟了血红细胞的压痕载荷-位移曲线, 并考虑了参数效应. 数值模拟结果和实验数据符合很好. 通过改变压头与材料之间的摩擦系数和压头曲率半径等参数, 比较了载荷-位移曲线的变化情况. 研究表明摩擦系数对压痕载荷-位移曲线和应力分布影响很小, 而压头曲率对载荷-位移曲线的影响明显.     

脱细胞真皮基质在角膜中植入性的生物力学研究简

对脱细胞真皮基质（acellular dermal matrix, ADM）囊袋植入兔角膜后的生物相容性、生物学转归及组织结构改变进行生物力学研究,以探讨其作为组织工程角膜支架材料的可行性. 对ADM 进行了系统的组织微观结构观察和植入性实验研究,组织结构观察包括HE 染色、胶原染色、免疫荧光染色和透射电镜观察. 在植入实验中,将ADM 按不同预处理方法分为无干预组、脱水组和复水组,将3 组ADM 囊袋植入兔角膜,观察其术后不同时期在体和离体的生物相容性和组织学特性. 结果发现：ADM 由横纵交替、排列疏松的Ⅰ和Ⅲ型胶原纤维束构成,未见细胞结构;囊袋植入角膜后有不同程度的炎症反应,部分植片透明;组织学观察显示3 组ADM植入角膜后均有细胞长入,并进行了胶原纤维重塑. 研究工作表明,经适当预处理且结构致密的脱细胞真皮基质植入后可以长期稳定存留于角膜内,是一种比较理想的组织工程角膜支架.     

离散梯度法在基于图像的计算生物力学中的应用1)

介绍一种可用于计算生物力学的离散梯度方法,此方法可利用离散的点云模型直接进行数值模拟分析而不需要传统的几何模型。将离散梯度法应用于点云模型需要首先确定模型中点之间的相邻关系和每个点所分配的材料体积,然后通过用广义的有限差分的形式定义了梯度插值向量,并以此向量来近似函数在每个离散点上的梯度。从弱形式出发,推导建立了适用于弹性固体大变形问题的求解器,并具有和有限元法中双线性四边形单元一致的准确性和收敛性。着重描述了一种可以从医学图像中快速提取材料点并建立点云模型的方法,以及利用三角划分和重心划分确定材料点之间的相邻关系和每个材料点体积的具体过程。通过腹主动脉瘤膨胀的静力学模拟分析,展示了离散梯度法的实用性和准确性。该算法实现了基于医学图像进行生物力学分析的过程自动化,为病体特异性的研究和治疗提供便利和实用的工具。     

耳鼻咽喉器官生物力学模型研究进展

耳鼻咽喉都是直接接触外界环境的器官,其功能的实现和疾病与外界环境紧密相关.研究该部位器官的生物力学模型,对探索其在一定外界环境刺激下,功能实现的机理以及相关疾病的预测和治疗有重要的意义.本文对耳鼻咽喉器官生物力学模型的研究进展和临床医疗应用进行了介绍,并对以后的工作进行了展望.     

睡眠呼吸暂停综合征的生物力学研究进展

睡眠呼吸暂停综合征是一种在睡眠时反复出现咽部塌陷,引起呼吸暂停的疾病.随着该病发病率的上升及人们对生活质量及健康水平要求的提高,该疾病已经引起越来越多各学科研究人员的重视.该文简要介绍了睡眠呼吸暂停的定义、危害及诊断标准;然后从神经调控机制和生理解剖结构因素两个大的方面,介绍了诱发睡眠呼吸暂停的各种因素; 接着结合医学背景知识,从力学角度提出了引起上气道塌陷和阻止塌陷的控制机制;最后介绍了睡眠呼吸暂停生物力学研究的两种典型模型,即分布参数模型和集中参数模型,并对模型的特点及需要改进之处进行了分析和讨论.      

我国口腔生物力学研究进展与展望

本文综述了我国口腔生物力学研究现状、研究手段、达到的水平以及临床应用状况、并作了展望。      

骨骼肌生物力学特性多尺度建模与仿真

针对肌纤维微观结构模型与显微镜下观察的图像存在一定差异、微观组分生物力学模型无法有效捕获骨骼肌剪切变形时的力学行为、骨骼肌多尺度数值模型计算成本高的问题,本文从实验、多尺度建模和仿真的角度研究骨骼肌被动力学特性,提出以曲边泰森多边形作为肌纤维截面形状,并建立骨骼肌微观尺度代表性体元RVE;提出新的生物力学模型(MMA模型),并将MMA模型作为肌纤维和结缔组织生物力学模型,MMA模型采用完全的应变不变量I₄, I₅, I₆和I₇,使骨骼肌的剪切行为从材料属性层面得以体现;结合骨骼肌力学实验结果、RVE模型、肌纤维和结缔组织的生物力学模型,建立骨骼肌多尺度数值模型.根据实验结果确定生物力学模型参数,通过多尺度均匀化方法实现微观尺度和宏观尺度之间的连接,最终获得骨骼肌宏观力学行为,通过纵向拉伸、横向拉伸、平面外纵向剪切和平面内剪切4种变形形式的仿真结果验证骨骼肌多尺度数值模型的收敛性.研究了生物力学模型中模型参数、肌纤维体积分数和肌纤维结构对骨骼肌宏观力学行为的影响,最后通过实验验证多尺度数值模型的有效性...