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医用生物力学 2019年第02期杂志 文档列表

第7届中美生物医学工程暨海内外生物力学学术研讨会第一轮暨壁报交流论文征文通知112-112

摘要：(2019年7月20日-24日中国重庆)'中美生物医学工程暨海内外生物力学学术研讨会'是我专业委员会(分会)主办的系列学术交流活动之一,每三年举办一届,其宗旨是进一步加强海内外华人学者之间的学术交流和合作,推动我国生物医学工程与生物力学学科发展。该会议经过2001(首届,北京)、2004(第2届,上海/成都/北京)、2007(第3届,广州)、2010(第4届,重庆)、2013(第5届,北京)和2016 (第6届,上海)共6次成功举办,己经成为本领域具有品牌效应的系 列高端会议,有力地推动了本领域的国际合作和人才培养,促进了我国生物医学工程与生 物力学学科的发展。“第7届中美生物医学工程暨海内外生物力学学术研讨会”(The 7th Sino-American Workshop on Biomedical Engineering and China-Oversea Joint Workshop on Biomechanics)将于2019年7月20日至24日在重庆召开,由重庆大学承办,美国加 州大学圣迭戈分校(UCSD) YingxiaoWang (王英晓)教授(美方)、美国纽约城市大学 Bingmei Fu (傅冰梅)教授(美方)和重庆大学杨力教授(中方)、王贵学教授(中方) 担任大会共同主席。

“生物力学研究前沿系列”丛书225-225

摘要：'生物力学研究前沿系列'丛书(上海交通大学出版社)近期将正式出版。该丛书立足科技发展前沿,旨在总结和展示近十多年来我国生物力学相关领域取得的新成果。

医用生物力学杂志述评

肿瘤生物力学新进展115-120

摘要：癌症的发生、发育、诊断和治疗均涉及力学、物理学、化学、生物学等因素之间复杂的相互作用与耦合关联。肿瘤生物力学不仅具有非常重要的科学价值,而且可以为癌症的临床诊断和治疗提供理论基础。从细胞和组织两个侧面简要介绍肿瘤生物力学的一些进展,重点关注国内学者近年来取得的成果,包括癌细胞-胞外基质之间的相互作用、血管生成、肿瘤生长等的实验和理论研究。

医用生物力学杂志肿瘤生物力学专栏

基质刚度通过调节YAP活化控制乳腺癌细胞的耐药性121-126

摘要：目的探究肿瘤细胞外基质刚度调控细胞耐药性的详细分子机制。方法制备不同基质刚度的软基底(10 kPa)、硬基底(38 kPa)和刚性基底(57 kPa)聚丙烯酰胺水凝胶,模拟体内乳腺癌不同阶段的物理基质刚度。结果硬基底刚度上的乳腺癌细胞增殖率明显高于软基底和刚性基底。乳腺癌细胞对阿霉素的内吞在硬基底上显著低于软基底和刚性基底。在硬基底上YAP的入核水平相比软基底和刚性基底显著增加,证实YAP是参与肿瘤细胞耐药性的关键分子。结论基质刚度可通过YAP活化调节乳腺癌细胞的耐药性。研究结果不仅为阐明乳腺癌细胞耐药机制提供新方向,也为开发乳腺癌治疗的药物传递系统奠定新基础。

基于let7-LIN28双稳态现象的动力学建模与抗耐药策略分析127-132

摘要：目的探究不同参数对癌细胞中let7-LIN28负反馈系统双稳态性质的影响,以求找到对该双稳态系统影响较大的参数,为调节治疗时产生的细胞耐药性提供思路。方法通过动力学建模研究二维系统双稳态,通过绘制系统零线图观察系统双稳态特性随参数取值改变而发生的变化。结果各参数对系统双稳态特性的影响程度存在差异,改变参数取值可以调节系统的双稳态特性,甚至可以实现双稳态与单稳态的切换。结论对敏感度较高的参数进行有针对性的调节可以达到控制细胞耐药性的目的。

基质刚度对肝癌细胞增殖及糖代谢的影响133-138

摘要：目的研究不同基质刚度对肝癌细胞HepG2增殖和糖代谢的影响,探究细胞外基质(extracellular matrix,ECM)刚度对肝癌细胞代谢和生物学行为影响的相关性。方法采用CCK8和细胞计数法检测培养在不同刚度基质上HepG2细胞增殖的变化,利用2-(N-7-硝基-2,1,3-苯并恶二唑-4-氨基)-2-脱氧-D-葡萄糖(2-NBDG)并通过流式细胞术检测基质刚度对HepG2葡萄糖摄取的影响,利用荧光定量RT-PCR检测基质刚度对HepG2葡萄糖转运蛋白1(glucose transporter 1,Glut1)表达的影响,并利用糖酵解抑制剂2-脱氧葡萄糖(2-deoxy-D-glucose,2-DG)阻断糖酵解途径后检测基质刚度对HepG2细胞增殖的影响。结果随基质刚度增加,HepG2细胞增殖能力、葡萄糖摄取和Glut1表达都显著增加。糖酵解途径被阻断后,不同刚度基质上HepG2细胞增殖能力基本相同。结论肝癌细胞所处力学微环境对肝癌细胞的增殖有重要影响;较大的基质刚度可能通过调控糖代谢途径促进肝癌细胞的增殖。研究结果为肝癌的临床治疗以及糖代谢为治疗靶点的药物开发提供相应的实验依据。

循环肿瘤细胞的微流控芯片分离及其物理性质测量分析139-144

摘要：目的建立一种使用微吸管测量具有良好生理活性的循环肿瘤细胞(circulating tumor cells, CTCs)弹性模量的方法。方法使用商品化的微流控芯片富集血液中具有良好生理活性的CTCs,使用EpCAM抗体确定CTCs,并使用微吸管测量其弹性模量,同时与癌细胞系弹性模量相对比。结果对于癌细胞系的弹性模量,不仅在不同细胞系间存在较大的差异,在同一细胞系间也存在较大的异质性。血液中CTCs相比于同种癌细胞系属于弹性模量较小的癌细胞。结论该方法能够获得生理活性较好的CTCs并测量其弹性模量,为进一步研究CTCs力学特性与癌症诊断和治疗预后之间的相关关系,推进癌细胞物理标志物的发展提供细胞力学数据支持。

肿瘤细胞间黏附性对免疫逃逸的影响145-152

摘要：目的研究肿瘤细胞间黏附力改变对人体细胞免疫反馈的影响。方法建立基于网状波茨模型(cellular Potts model,CPM)模型理论的肿瘤生长-细胞免疫反馈模型,并模拟肿瘤细胞的生长过程以及人体细胞免疫反馈系统。观察不同肿瘤间黏附力时肿瘤受免疫系统的影响情况。结果肿瘤细胞间黏附力正常时,肿瘤在免疫系统强度较低时逃逸,在免疫系统强度较高时被消灭。肿瘤细胞间黏附力较低时,肿瘤在免疫系统强度较低时逃逸,免疫系统强度较高时发生震荡,肿瘤无法被消灭。结论较高的肿瘤间黏附性不利于肿瘤逃避免疫系统,降低肿瘤间黏附力的大小能够有效帮助肿瘤逃避免疫系统的杀灭。当肿瘤极度扩散时,免疫系统将无法将肿瘤彻底消灭。

一种对混养细胞基于形态的细胞分选方法153-159

摘要：目的通过对采集的细胞图像的定量识别,并结合基于机器学习的聚类分析,实现对混合培养的多种细胞基于形态的快速识别分选。方法对体外混合培养的A549和3T3两种细胞进行免疫荧光染色以表征其形态轮廓,利用CellProfiler对采集的荧光图片进行细胞形态特征的提取,再通过CellProfiler Analyst对提取的数据进行机器学习,训练出一种规则,形成一种泛化能力,以达到对混合培养的两种细胞进行识别分选的目的。结果训练分类器准确率为81.24%,可以实现A549和3T3细胞的二分类。结论机器学习有助于提升数据聚类分析的准确率,将其应用于细胞图像的识别,可为临床对组织切片进行快速病理检测提供预判断,从而减轻医生的工作量,提高诊断的准确率。

医用生物力学杂志论著

新型可降解锌合金支架的结构设计及其力学性能分析160-165

摘要：目的对比分析一款新结构可降解支架和传统结构可降解支架力学性能和对狭窄血管的治疗效果。方法利用有限元数值模拟,将新结构支架和传统结构支架分别植入直径狭窄为30%的血管,对比分析两种支架的支撑性能及其对狭窄血管重构的影响。结果与传统结构支架相比,新结构支架的径向回弹率和狗骨头率分别降低了26.6%和34.7%。此外,植入新结构支架的狭窄血管回弹较小,拥有更平滑更大的管腔。结论对比传统结构支架,新结构支架具有更高的支撑性能,对狭窄血管的治疗效果更佳。具有高支撑性能的新结构支架有望成为临床介入治疗设备的新选择。

颈内动脉血流动力学研究:多尺度单、双向耦合模型对比166-172

摘要：目的比较多尺度单、双向耦合模型所得颈内动脉中血流动力学差异,为后续研究提供模型选择的参考依据。方法基于1例颈内动脉轻度狭窄患者的核磁图像,构建其Willis环集中参数模型及颈内动脉三维模型,通过单、双向耦合构建两种不同的多尺度模型。结果随着狭窄程度的增加,两种耦合方式下颈内动脉入口及出口血流量、血压均随之减小,颈内动脉低时间平均剪切力和高振荡因子的分布区域均大体上随着狭窄程度增加而增大。双向耦合在70%狭窄时大脑前动脉血管段剪切力较低、振荡因子较高,后交通动脉出现流向改变,与单向耦合结果差异显著。结论在狭窄程度较低时,两种耦合方式的结果大体一致,在70%狭窄时存在显著差异。双向耦合的结果更接近生理参数。研究结果可以更好地应用于脑血管病的血流动力学研究。

新型电磁搏动式血泵的实验研究173-178

摘要：目的探究一种新型电磁搏动式血泵的动力输出性能及血液相容性。方法首先通过建立理论模型对该血泵驱动力进行分析,并基于该模型计算出满足条件的实验驱动电压。设计体外模拟循环实验,对新型血泵的输出流量和输出压力特性及血泵的体外溶血性能进行初步实验研究。结果实验测得当血泵后负荷为73.5 mmHg(9.78 kPa, 1 mmHg=0.133 kPa)、驱动电压达到35 V、搏动频率为75/min时,实际输出的流量为3.18 L/min,可以提供高压132 mmHg(17.56 kPa)、低压66 mmHg(8.78 kPa)、平均压力98 mmHg(13.03 kPa),体外实验标准溶血指数(normalized index of haematolysis, NIH)为(0.049 15±0.003 75) mg/dL。结论该新型搏动式血泵能够满足离体器官灌注和体外循环短期辅助的临床要求,对体外循环血泵的发展具有重要意义。

不同尺寸参数对双极高频电刀热应力场的影响179-185

摘要：目的分析不同尺寸参数对双极高频电刀热应力场的影响规律。方法基于有限元分析软件ANSYS,对双极高频电刀工作过程中的热应力场进行系统的电热耦合仿真分析,研究3种不同绝缘层厚度(0.5、1.0、1.5 mm)、电极厚度(0.5、1.0、1.5 mm)以及涂层厚度(3、6、9μm)对高频电刀各部分热应力场的影响。结果绝缘层厚度越大,心肌组织由于热应力产生的变形量越小,即高频电刀工作过程中绝缘层厚度与心肌组织的热变形量成反比;对于3种电极厚度而言,选取1.0 mm更为合适;对于3种涂层厚度而言,选取6μm更为合适。结论高频电刀各组成部件的尺寸参数对其工作过程中的热应力场有重要的影响,研究结果可为高频电刀的设计开发提供指导。

单髁膝关节置换胫骨元件不同固定柱形状的有限元分析186-192

摘要：目的针对单髁膝关节置换后胫骨前内侧疼痛、胫骨元件松动以及对侧关节炎恶化的问题,通过有限元方法比较分析胫骨元件固定柱的不同几何形状对胫骨应力分布的影响。方法建立有效的单髁膝关节置换有限元模型,对胫骨元件固定柱的形状进行设计。在相同的加载条件下,分别对双柱形、单脊形、双脊形和十字星形胫骨元件进行有限元分析,并与完整膝关节模型进行对比,评估胫骨元件固定柱不同形状设计对胫骨前内侧皮质骨应力、胫骨截骨面松质骨应力、胫骨对侧软骨应力的影响。结果单髁置换后胫骨前内侧皮质骨应力峰值均增大。与完整膝关节相比,在双柱形、单脊形、双脊形和十字星形胫骨元件固定柱的模型中,胫骨前内侧皮质骨应力峰值分别增加56.1%、55.9%、54.5%和68.4%。单脊形和双脊形胫骨元件松质骨截骨面应力峰值比完整胫骨分别减小8.1%和15.6%,而双柱形和十字星形则分别增大67.9%和121.5%,超过松质骨的疲劳屈服应力。双柱形、单脊形、双脊形和十字星形胫骨固定柱对应的胫骨对侧软骨应力峰值相比于完整胫骨分别减小42.1%、26.6%、24.2%和28.5%。结论单髁膝关节置换改变了胫骨内外侧的载荷分布,使置换侧承受更大的载荷。单脊形和双脊形胫骨元件在降低胫骨前内侧皮质骨和截骨面松质骨应力方面效果更好,其中单脊形胫骨元件更接近完整膝关节胫骨的应力分布。研究结果可为设计更符合膝关节力学性能的单髁膝关节假体提供理论依据。

聚醚醚酮(PEEK)个性化重建板修复下颌骨缺损的三维有限元分析193-199

摘要：目的应用三维有限元分析聚醚醚酮(PEEK)及其复合物重建板修复下颌骨缺损的应力分布。方法通过CBCT、Mimics、SolidWorks、Geomagic Studio和ANSYS Workbench等软件建立钛合金、聚醚醚酮(PEEK)、30%碳纤维增强聚醚醚酮(carbon-fiber-reinforced polyetheretherketone,CFR-PEEK)、68%CFR-PEEK重建板有限元模型,以钛合金作为对照。分别模拟两种咬合状态。载荷Ⅰ:前牙区垂直加载300 N;载荷Ⅱ:左侧后牙区垂直加载300 N。结果两种载荷下,重建板最大应力与其屈服强度的比值:PEEK模型>30%CFR-PEEK模型>钛合金模型>68%CFR-PEEK模型;颌骨最大应力:PEEK模型>30%CFR-PEEK模型>钛合金模型>68%CFR-PEEK模型。其中,在前牙区垂直载荷下,PEEK模型重建板和颌骨的最大应力都超过了其屈服强度,其他模型的最大应力均低于其屈服强度。结论 68%CFR-PEEK与钛合金有着相似的应力分布,可以满足颌骨缺损重建机械强度的要求,重建板出现断裂的风险较钛合金降低,但应力屏蔽的发生率略增高。研究结果可为修复下颌骨缺损的重建板材料的选择和临床应用提供依据。

骨化三醇通过PI3K/AKT促进BMP9诱导的间充质干细胞成骨分化作用200-206

摘要：目的研究骨化三醇(calcitriol)对骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)诱导的间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)成骨分化作用的影响。方法实验分为4组:对照组、calcitriol组、BMP9组、calcitriol联合BMP9组。通过PNPP法检测各组碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性;通过RT-PCR和Western blotting方法检测成骨分化标记物骨钙蛋白(osteocalcin,OCN)和骨桥蛋白(osteopontin,OPN)表达变化,同时检测AKT和β-catenin磷酸化水平以及和ALP活性水平;茜素红染色检测矿化结节形成。此外,用原子力显微镜测试MSCs成骨分化过程中细胞形态及细胞弹性模量改变。结果 calcitriol单独作用对MSCs成骨分化过程无明显作用,但是calcitriol可以增强BMP9诱导MSCs的ALP、OCN、OPN表达和矿化结节形成。同时,calcitriol和BMP9作用均不影响细胞弹性模量数值。BMP9和calcitriol联合作用可以增强AKT和β-catenin磷酸化水平,而PI3K抑制剂应用以后可以抑制这种磷酸化变化,并抑制联合作用后的ALP活性。calcitriol作用以后不影响BMP9诱导的BMP/Smad信号通路。结论 calcitriol通过激活PI3K/AKT信号通路从而协同BMP9促进MSCs成骨分化。研究不同调控因子对MSCs成骨分化的作用及机制对于骨质疏松等疾病的治疗和骨组织工程的发展有一定意义。

跑步时足偏角对胫骨冲击影响的探索性研究207-212

摘要：目的探究跑步时足偏角对胫骨冲击的影响。方法 15名健康成年受试者分别以惯用、内八、外八的步态跑步,比较跑步者在不同足偏角跑步时的胫骨冲击(通过冲击峰值、平均加载率、最大加载率和最大胫骨加速度表征),探究跑步时足偏角对胫骨冲击是否有影响。并且比较跑步者不同步态下的躯干前倾角、着地方式、步频和步宽的变化,探究影响可能的原因。结果与惯用步态相比,内八和外八步态的最大胫骨加速度分别显著增加19.3%和24.5%,冲击峰值均显著增加7.6%,平均加载率分别显著增加7.9%和9.5%,最大加载率分别显著增加3.9%和10.9%。没有观测到躯干前倾角、着地方式、步频和步宽的显著性变化。结论足偏角有可能是除躯干前倾角、着地方式、步频和步宽外的另一种影响胫骨冲击的步态运动学参数,对其进行进一步研究将对预防胫骨应力性骨折提供重要参考。

医用生物力学杂志信息_致读者

论文写作中的注意事项199-199

摘要：论文的写作前言主要概述研究的背景、目的、研究思路、理论依据等。有些研究还应说明该研究开始的具体时间。前言必须开门见、简要、清楚,切忌套话、空话、牵涉面过宽、详述历史过程或复习文献过多等。不要涉及本研究中的数据或结论。不要与摘要雷同。未经检索,前言中不可写'国内外未曾报道'等字样,也不可自我评价达到'xx水平'或'填补xx空白'等。前言通常不需要标题。论著文稿的前言一般不超过250字;比较短的论文可以只用小段文字起前言作用。