6岁儿童行人-汽车碰撞中碰撞角度对头部损伤的影响

目的应用符合欧洲新车安全评鉴协会(the European New Car Assessment Programme,Euro NCAP)要求的6岁儿童行人有限元模型,探究不同碰撞角度对儿童头部损伤的影响。方法应用符合Euro NCAP技术公告(TB024)并且具有详细解剖学结构的6岁儿童行人有限元模型,设置4组行人-汽车碰撞仿真试验,探究不同碰撞角度下儿童头部损伤情况。人体头部质心初始位置在车的纵向中心线上,轿车初速度为40 km/h,轿车分别与人体右侧、前侧、左侧、后侧碰撞(即0°、90°、180°、270°)。比较不同碰撞角度下运动学差异和头部碰撞响应,同时分析面骨和颅骨的损伤情况。结果通过分析儿童行人头部接触力、头部质心合加速度、头部质心相对于车的合速度、头部损伤标准(head injury criterion,HIC_(15))、面骨骨折情况以及颅骨应力分布发现,背面、正面碰撞下儿童头部骨折及发生脑组织损伤的风险大于侧面碰撞,其中背面碰撞下儿童行人头部损伤风险最高,侧面碰撞下儿童行人头部损伤风险最低。结论背面碰撞下儿童行人头部损伤风险最大,研究结果对行人-汽车碰撞评估和防护装置研发具有重要的应用价值。     

颅骨厚度对颅内生物力学响应的影响

目的 通过有限元方法研究颅骨厚度对颅内力学参数的影响.方法 选取第5百分位女性头部进行CT扫描,构建生物仿真度较高的头部有限元模型,通过重构尸体试验验证所建模型.建立不同颅骨厚度的头部有限元模型,进行多组试验,对比颅内各项力学参数.结果 相同头部尺寸下,随着颅骨厚度减小,颅内压负值受到影响较大,呈现下降趋势;颅内压正值...     

面部碰撞对行人创伤性脑损伤影响的生物力学研究

为预测和评判行人面部碰撞对创伤性脑损伤机理及生物力学响应,结合计算机断层扫描（CT）和磁共振（MRI）医学成像技术,建立符合中国人体特征的50百分位头颈部几何模型和有限元模型。有限元模型中颅骨与脑之间的相对运动采用切向滑动边界条件,摩擦系数定义为0.2,模拟鼻骨斜碰撞、鼻外侧软骨正面碰撞、牙齿正面碰撞、下颌骨碰撞和颧骨外侧斜碰撞等5种典型面部碰撞交通事故场景,探讨应力波在颅骨和脑内传播路径,得到颅内压力、von Mises等效应力和剪切应力等生物力学响应参数分布规律。结果显示,鼻骨斜碰撞颅内压力峰值为236.7 kPa,von Mises应力为25.97 kPa,超过了大脑耐受阈值;颧骨外侧斜碰撞最大横向剪切应力分别为14.56 kPa和-18.07 kPa,促使脑组织产生了较大的剪切变形,存在严重脑损伤风险。结论表明：面部碰撞的位置和方向是导致面部骨折严重程度的关键因素,面骨骨折的位置决定创伤性脑损伤的部位,面骨骨折都带有一定程度的创伤性脑损伤;头部受到冲击时,面部结构能够吸收大量的冲击能量来保护大脑,降低颅脑损伤的风险。     

6岁儿童胸部改进人体模型的建立与验证

目的提升MADYMO儿童人体模型中原始胸部柔体模型的生物仿真度,深入研究儿童乘员胸部各部位损伤。方法采用CT图像逆向建模方法,建立6岁儿童胸部有限元模型。通过替换MADYMO假人库中6岁儿童人体模型的柔体胸部,建立带有胸部生物力学模型的改进人体模型。模型采用Kroell成人胸部碰撞试验的Irwin与Mertz缩放通道法,以及Ouyang的儿童尸体胸部冲击试验联合验证。结果所建胸部模型的响应与缩放通道法和尸体试验数据都较为吻合,胸部模型比原始柔体模型更加准确,且在回弹阶段与尸体试验吻合。结论所建模型有效性得到验证,结果可进一步用于车辆正面碰撞乘员损伤的研究。     

6岁儿童胸部有限元模型的构建及验证

基于6岁儿童胸部CT图像,采用阈值分割方法,提取肋骨、肋软骨、胸骨、肺和心脏等组织的几何模型,利用逆向工程软件划分曲面片,导入Truegrid和Hypermesh中进行网格划分,建立胸部有限元模型,并利用Kroell尸体试验的缩放结果验证模型有效性。结果表明,碰撞速度为4.3 m/s时,撞击力随着位移的增大而增大,在位移为12.02 mm时撞击力达到最大值579.90 N,然后随着位移的增大而减小;碰撞速度为6.7 m/s时,撞击力在位移为16.75 mm时达到最大值980.35 N。模型撞击力-位移曲线变化趋势与实验结果基本吻合,验证了该模型的有效性。该模型为儿童胸部模型损伤机理的研究提供可靠的基础数据,同时可应用于儿童乘员损伤防护装置的开发和应用。     

基于有限元模型的不同年龄儿童胸部碰撞损伤研究

基于已验证有效的3岁组和6岁组儿童乘员胸腹部有限元模型,本文重构了儿童尸体胸部撞击实验。通过合理设计有限元仿真实验方案,探讨了撞锤大小、胸部组织材料参数和胸部解剖学结构特征参数等因素对3岁、6岁两组儿童胸部碰撞响应的影响。研究结果表明,针对不同大小的撞锤冲击时,3岁组儿童胸部接触力峰值变化量远大于6岁组,对撞锤改变的响应更敏感;而针对胸部组织材料参数的不同,由于本研究中3岁组和6岁组儿童胸部组织材料参数差异较小,其对胸部损伤响应的影响不明显;针对胸部解剖学结构特征参数而言,3岁组和6岁组儿童胸部因内脏大小、位置等几何解剖学结构的不同,导致碰撞时肋骨变形对内脏挤压位置和挤压程度不同,从而其胸部损伤有明显不同。因此通过本文的研究结果可以得出以下结论,根据儿童解剖学结构特征构建高生物仿真度的有限元模型对研究其胸部损伤机理具有重要意义。     

儿童损伤生物力学实验研究综述:结构响应测试

在儿童安全的研究中,由于受到伦理道德等方面的限制,无法开展有效的儿童结构响应实验了解其损伤机理、确定损伤容忍限度,导致现有儿童假人的开发和相应损伤容忍限度的建立都是通过缩放成人结构响应实验数据而得到的。然而,缩放方法的准确性目前仍未得到证实。同样,儿童结构响应数据的缺乏,使得儿童数学模型的验证存在很大的困难。为此,详细回顾与分析现有文献中儿童头部、颈椎、胸腹部、骨盆与四肢结构响应实验方法与数据。此外,还回顾儿童尸体台车试验及志愿者台车试验。最后,对未来急需开展的儿童各部位结构响应实验提出建议。     

球囊撑开器对儿童膝关节生物力学影响的有限元分析

目的：基于儿童膝关节MRI图像建立正常膝关节三维实体模型和球囊完全撑开膝关节的三维有限元模型,采用有限元法分析两种球囊撑开器（分开设计/一体化设计）对膝关节的生物力学影响。方法：使用医学建模软件建立儿童膝关节有限元模型,模拟儿童膝关节镜手术过程。建立两种球囊撑开器模型,对球囊模型施加不同的压力,探究分开设计时3种不同形状球囊和一体化设计时不同短轴尺寸球囊与膝关节软骨相互作用的应力分布情况,获得撑开方式的最优设计。结果：当撑开器与膝关节镜分开设计时,球状球囊对软骨的峰值应力影响较小;当撑开器一体化设计时,短半轴3.0 mm逐渐增大尺寸,环状球囊的应力峰值变化较小且软骨上的应力峰值较小,环状球囊短半轴取3.0 mm是一种较优的尺寸。结论：球囊撑开器可以有效撑开一定的膝关节间隙,撑开器一体化设计相比分开设计在术中对膝关节影响较小。本研究为球囊撑开器中球囊几何结构的设计提供理论依据,提高了半月板手术治疗的安全性。     

神经肌肉电刺激模拟肌肉力量训练的生物力学研究

基于对电刺激模拟肌肉力量训练的理论与实践研究，结果表明：神经肌肉电刺激（NMES）的训练效果显著优于肌肉直接电刺激（MES），肌肉力量素质的增长与电刺激方式和刺激源的电特性有关；NMES能以较低的体能消耗完成肌肉力量的训练，适合作为常规训练前，中、后的辅助训练手段，NMES模拟肌肉力量训练的方式能满足肌肉功能群协调能力的同步发展。     

父母分歧对7岁儿童问题行为的影响

目的: 考察冲突程度较低的父母分歧频繁程度对7岁儿童问题行为的影响,探讨不同方面的父母分歧导致各种儿童问题行为的原因.方法: 从前期研究样本中,选取父母报告均完整的儿童103人(男42人,女61人),采用互动适应量表和儿童行为核查表要求父母分别报告彼此之间分歧的频繁程度和儿童的问题行为.结果: 父母分歧总分(2.35±0.44)对儿童退缩、焦虑和身体疾病有显著预测作用(β=0.23、0.22、0.20,均P＜0.05).其中,行为分歧可以预测退缩、焦虑、社交不良、多动/注意问题(β=0.31、0.26、0.20、0.20,P＜0.05或0.01);重大决定分歧可以预测违纪(β=0.27,P＜0.01);对待朋友分歧可以预测攻击(P=0.25,P＜0.05);教育分歧可以预测身体疾病(β=0.26,P＜0.01);生活目标分歧可以预测分裂样/强迫倾向(β=-0.22,P＜0.05).结论: 父母分歧的频繁程度对7岁儿童的内部问题和身体症状有明显的影响,父母分歧与多种儿童问题行为之间的联系可能与儿童的认知能力、父母分歧的具体内容以及相关知识和技能有关.     

三种方法构建去细胞肌肉生物支架：组织学和生物力学比较

背景：目前构建去细胞肌肉生物支架的方法有化学方法、物理冻融法和冷冻法。 目的：比较化学方法、物理冻融法和改良化学方法构建去细胞肌肉生物支架组织学和生物力学差异。 方法：将6只SD大鼠竖脊肌截成36段,随机分3组(n=12),分别采用化学方法、物理冻融方法、改良化学方法构建去细胞肌肉生物支架。将荧光标记的骨髓间充质干细胞接种于3组支架上进行组织学与生物力学检测。 结果与结论：苏木精-伊红染色显示3组支架均可见平行排列结构,化学方法组连续性较物理冻融组、改良化学组差;Masson染色显示3组支架结构主要为胶原纤维,物理冻融组残留一些肌纤维,间隙不均。物理冻融组第7天荧光标记种子细胞计数明显少于化学方法组、改良化学组(P < 0.01),第14天物理冻融组少于改良化学组(P < 0.05);扫描电镜可见细胞贴附各组支架生长、大量存活;物理冻融组最大载荷高于化学方法组(P < 0.05),与改良化学组无明显差别,各组弹性模量无差异;物理冻融组孔隙率低于化学方法组、改良化学组(P < 0.05)。表明改良化学方法可以兼顾支架的组织学和生物力学特性,彻底清除肌细胞,较多保留更完整的细胞外基质。     

肌肉电刺激联合肌力训练对髌股关节痛患者膝关节生物力学特征的影响

目的 探讨6周肌肉电刺激联合肌力训练对髌股关节痛（patellofemoral pain,PFP）患者膝关节生物力学特征的影响。方法 招募46名PFP患者,随机分为肌力训练组（muscle strength training,MST）和肌肉电刺激联合肌力训练组（electrical muscle stimulation,EMS）,进行为期6周、每周3次的干预。通过膝前痛量表（anterior knee pain scale,AKPS）测试患者膝痛程度,通过红外动作捕捉系统、测力台以及表面肌电测试仪采集受试者干预前后落地起跳动作中膝关节运动学、动力学以及表面肌电数据,采用2×2混合设计方差分析确定两组干预前后各因变量之间的差异。结果 与干预前相比,EMS组AKPS评分、股内侧肌激活程度、股内外侧肌肌肉激活比值、膝屈曲最大角度和伸膝力矩峰值在干预后均显著增加,膝最大外展、外旋角度和力矩在干预后显著降低;MST组AKPS评分、膝屈曲最大角度和伸膝力矩峰值在干预后均显著增加,膝最大外展、外旋力矩在干预后显著降低;干预后组间比较发现,EMS组AKPS得分、股内侧肌激活程度和股内外侧肌肌肉激活比值均显著高于MST组,且膝外展最大角度显著低于MST组。结论 肌肉电刺激联合肌力训练有助于更好地平衡股内外侧肌肌肉激活,纠正跳跃落地动作时膝关节产生过大的外展角度,进而可能更有助于改善PFP患者的疼痛及下肢功能。     

住院分娩率对五岁以下儿童死亡率影响的分析

目的探讨住院分娩对降低五岁以下儿童死亡的可能性，为政府有关部门进行卫生政策制定、卫生工作管理，为做好妇幼保健工作规划提供依据。方法按照广东省卫生厅《关于开展广东省妇幼卫生监测的通知》的要求，根据《中国五岁以下儿童死亡监测方案》，对1996年～2000年全省24个监测点（市、县）的住院分娩情况、5岁以下儿童死亡情况进行监测。结果5年中，随着住院分娩率逐年上升，五岁以下儿童死亡率呈逐年下降趋势。以肺炎、腹泻为代表的感染性疾病致死的比例也呈现逐年下降趋势。以先天性心脏病为代表的先天性和遗传性疾病致死的比例则呈现逐年上升趋势。在全省范围来说，婴儿时期的主要死因仍以新生儿疾病、肺炎和先天畸形为主；在1～4岁年龄组则仍以意外、肺炎和先天畸形为主；农村的疾病谱仍然代表了全省。结论住院分娩率的提高，有利于降低新生儿死亡率，尤其是降低早期新生儿死亡率，从而也相应地降低整个五岁以下儿童死亡率。而住院分娩率的提高，有赖于经济状况、尤其是人均年收入的增加。     

组织工程生物反应器的生物力学

<正>组织工程,是指用工程科学和生命科学的原理和方法,制备组织和器官替代物,以恢复、维持或改善人体组织、器官的功能,是一个发展迅速、意义深远的生物医学工程应用领域。目前,组织工程化皮肤产品已正式进入临床应用,培育的组织工程骨骼、软骨、血管、皮肤以及神经组织正在进行体内实验,组织工程肝脏、胰脏、乳房、心脏、手指、角膜等也可以在实验室里构建生长。组织工程已形成一个发展中的产业。但是目前组织工程距离广泛应用于临床、成为社会经济新的增长点还有相当长的路要走。阻碍组织工程发展和临床应用的主要因素至少包括两点:(1)对调控组织的功能化培养的特定物理-生物化学因素知之还少;(2)高昂的生产成本和缺乏商业化的功能性组织工程产品。     

颈部肌肉作用下颈椎牵引的生物力学特性

目的建立C1~7全颈椎三维有限元模型,研究其在颈部肌肉作用下颈椎牵引的生物力学特性,为临床颈椎牵引的治疗提供参考。方法建立正常颈椎的三维非线性有限元模型,在此基础上结合临床颈椎牵引的方法,利用生物力学分析软件进行建模仿真,在牵引重量一定的情况下,用后伸0°、10°、20°、30°、40°进行牵引,获得关节力和肌肉力,筛选合适的关节力和肌肉力对颈椎模型进行有限元分析。结果颈椎后伸牵引过程中,在肌肉力的作用下,颈椎椎体、椎间盘、钩椎关节的平均最大等效应力分别增加4.86、1.79、0.69 MPa,颈椎椎体的平均最大相对位移在矢状轴、垂直轴方向上分别增加5.53、0.63 mm。颈椎后伸牵引的生物力学特性与文献中的有限元分析结果相近。结论颈部肌肉对颈椎各椎体、椎间盘以及钩椎关节应力及位移的增加具有较大的促进作用。临床上行颈椎后伸牵引时,应考虑到颈部肌肉的作用,牵引角度不宜过大,推荐0°~20°是颈椎牵引初期相对安全的角度范围。     

下肢截肢残端肌肉萎缩的生物力学研究进展

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。     

4-6岁城乡儿童对生物生长特性的认知北大核心CSCDCSSCI

目的:研究儿童对生物的生长特性的认知,为儿童朴素生物学的存在提供实验依据,为科学的启蒙教育提供心理学依据。方法:采用实验的方法,通过图片选择任务分别考察了4-6岁城乡儿童对生物生长特性的认知。结果:1任务领域(人、动物、植物)的主效应显著(F(2,103)=56.49,P<0.01)。2城乡的主效应显著(F(1,103)=9.94,P<0.05)。3任务领悟(人、动物、植物)和城乡的交互作用显著(F(2,105)=6.31,P<0.05)。4动植物领域城乡差异显著(t(1,49)=-3.42,P<0.05;t(1,49)=-3.45,P<0.05)。结论:儿童对不同生物领域生长特性的认知存在显著差异,同时也存在一定程度的城乡差异。     

颅脑组织材料参数对儿童头部冲击响应的影响

目的针对目前对儿童颅脑组织材料参数的不确定性,研究直接冲击载荷条件下颅脑组织材料参数对儿童头部冲击响应的影响。方法应用已验证的3岁儿童头部有限元模型进行冲击仿真实验,采用正交实验设计和方差分析对儿童颅脑组织材料进行参数分析。结果颅骨弹性模量对儿童头部冲击响应具有显著性影响,随着颅骨弹性模量的增加,头部撞击侧颅内压力显著减小(P=0.000),对撞侧颅内压力显著增大(P=0.000),颅骨最大Von Mises应力显著增大(P=0.000)。脑组织的线性黏弹性材料参数对儿童头部冲击响应同样具有显著性影响,随着脑组织短效剪切模量的增加,脑组织最大主应变显著减小(P=0.000),脑组织最大剪应力则显著增加(P=0.000)。结论参数分析结果可为今后儿童头部有限元模型的材料选取提供参考依据,进而提升模型在预测临床上无法通过脑CT影像确诊的脑震荡等脑损伤时的准确性。     

约束系统误用对6岁儿童乘员头颈部损伤的影响

目的探讨汽车在正面碰撞过程中,约束系统误用对乘坐于后排的6岁儿童乘员头颈部损伤的影响。方法基于已验证的6岁儿童有限元模型,根据ECE R44法规进行加载,在Pam-Crash软件中模拟正确以及错误使用约束系统下的汽车正面碰撞。结果仅使用增高垫时,儿童颈部作用力、力矩最小,但最大颅内压力、最大应力、脑组织最大主应变远大于其损伤阈值,会导致儿童头部产生致命的脑损伤;仅使用成人三点式安全带时,儿童颈部作用力、力矩最大,会对儿童颈部造成严重损伤。结论两种错误使用约束系统的方法加重了6岁儿童头部和颈部的损伤,只有正确使用约束系统,才能对6岁儿童头颈部起到最好的保护效果。     

父母教养方式对3～9岁儿童自尊的影响

目的:考察父母教养方式对3～9岁儿童自尊的影响。方法:采用3～9岁儿童自尊教师评定问卷和父母教养方式问卷对700名儿童进行调查。结果:(1)民主性教养方式与自尊总分呈显著正相关(r=0.687,P=0.000)。(2)父母在不一致性、溺爱性教养方式上的评分与儿童自尊总体(F=7.544,P=0.001;F=3.650,P=0.026)以及重要感(F=6.578,P=0.001;F=3.781,P=0.023)、外表感(F=4.418,P=0.012)、自我胜任感(F=6.132,P=0.002;F=4.989,P=0.007)维度存在显著差异。结论:民主性教养方式有助于儿童形成高自尊;相反,对儿童越溺爱、教育方式越不一致,则容易使儿童形成低自尊。