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旋转运动下脑组织致伤机制研究

医用生物力学 2023年第1期38卷 14-29页

作者：王丽珍殷欢徐鹏樊瑜波北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力学生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100083

创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)已造成严重的经济和社会负担,但因其异质性的特点,尚未有有效的治疗方法。在各种程度的颅脑损伤中,弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury,DAI)的发病率很高,对DAI的研究有助于TBI诊治。本文对... 详细信息

创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)已造成严重的经济和社会负担,但因其异质性的特点,尚未有有效的治疗方法。在各种程度的颅脑损伤中,弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury,DAI)的发病率很高,对DAI的研究有助于TBI诊治。本文对TBI的分类和DAI相关研究现状进行总结,对动物实验研究和临床中常用的脑损伤检测方法、动物实验模型及其相关损伤准则和阈值进行综述。结果显示,DAI主要由旋转加速度产生,与角加速度、角速度和持续时间相关。已有众多动物模型能够产生DAI病理特征,且已有惯性旋转模型可以产生纯旋转加速度。然而,这些模型均为瞬时旋转模型,旋转时间并不严格可控,且不能够提供更长时间的旋转时间,从而不能研究长时间旋转运动下的DAI程度。本文建议,可开发时间可控的旋转脑损伤模型,用以确定长时间和短时间旋转加速度下的脑损伤阈值,并探究这些致伤条件下的病理机制。这些研究可能对DAI的预防和治疗起到积极作用。

关键词：旋转加速度创伤性脑损伤弥漫性轴索损伤阈值病理机制

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牙颌CT图像序列中牙的半自动分割方法

生物医学工程学杂志 2007年第1期24卷 15-18页

作者：张飞樊瑜波蒲放刘展四川大学生物力学工程实验室成都610065 北京航空航天大学生物工程系北京100083

牙颌CT图像序列相邻切片之间,相应牙的大小、位置以及牙区域和轮廓的灰度分布等特征比较接近,并呈一定的变化规律,根据这一特点提出了牙颌CT图像序列中牙的半自动分割方法。首先选取参考切片,加入少量用户操作进行参考切片中牙轮廓的提... 详细信息

牙颌CT图像序列相邻切片之间,相应牙的大小、位置以及牙区域和轮廓的灰度分布等特征比较接近,并呈一定的变化规律,根据这一特点提出了牙颌CT图像序列中牙的半自动分割方法。首先选取参考切片,加入少量用户操作进行参考切片中牙轮廓的提取,接着以参考切片为起始切片,由已完成轮廓提取的牙包围盒作为待处理切片(相邻切片)相应牙的操作区间,然后在此区间内用区域生长法提取牙轮廓,由此逐张切片处理可以自动地得到所有切片全牙列每颗牙的轮廓。实验结果表明,本方法仅需少量用户交互就能快速、基本准确地从牙颌CT图像序列中分割出牙轮廓,具有一定的实用价值。

关键词：牙分割半自动 CT图像

推注速度对静脉曲张用泡沫硬化剂稳定性影响的实验研究

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生物医学工程学杂志 2016年第5期33卷 890-895页

作者：白逃萍蒋文涛赵武万浩樊瑜波四川大学工程力学系生物力学工程省重点实验室成都610065 四川大学制造科学与工程学院成都610065 北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与生物学教育部重点实验室北京100191 国家康复辅具研究中心北京100176

泡沫硬化疗法是治疗下肢静脉曲张的主要方法之一，了解泡沫稳定性的影响因素有助于减少治疗的副作用，达到最好的治疗效果。实验中选用5 mL注射器，液气比1：4，环境温度为20℃，进行了9组不同推注速度的实验。全程摄像，每组重复实验5... 详细信息

泡沫硬化疗法是治疗下肢静脉曲张的主要方法之一，了解泡沫稳定性的影响因素有助于减少治疗的副作用，达到最好的治疗效果。实验中选用5 mL注射器，液气比1：4，环境温度为20℃，进行了9组不同推注速度的实验。全程摄像，每组重复实验5次，对稳定性指标（析水时间、半衰期、泡沫半衰期体积量和析水率曲线）进行对比分析。结果显示，推注速度从100-275 mm/s逐渐增大时，泡沫的析水时间和半衰期呈现升高的趋势；高于275 mm/s之后，则呈下降趋势。析水时间最大差异高达340.0%，半衰期最大差异为118.8%。同时，由于压强随推注速度的增加而增大，使得二氧化碳溶解度增大，进而导致泡沫半衰期体积量减少。因此，采用Tessari法制备泡沫硬化剂时，推注速度对泡沫稳定性有显著的影响。随着推注速度增大，泡沫衰变机制由气体扩散为主变为排液为主，使得泡沫稳定性先增高后减小。研究结果显示275 mm/s为最佳推注速度。

关键词：推注速度 Tessari法泡沫硬化剂自动制备仪泡沫硬化剂稳定性静脉曲张

太空飞行神经眼综合征的生物力学因素研究进展

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中国生物医学工程学报 2022年第4期41卷 493-501页

作者：王晓飞刘亭亭樊瑜波生物力学与力生物学教育部重点实验室北京100083 北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100083 北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100083

长期太空飞行可导致航天员眼部解剖结构改变并产生相应的视力受损,这种现象被定义为太空飞行相关神经眼综合征(SANS)。SANS是人类长期太空飞行眼部面临的最重要的问题,其发病机理尚未阐明,阻碍了有效防护措施的开发,也无法建立个体易感... 详细信息

长期太空飞行可导致航天员眼部解剖结构改变并产生相应的视力受损,这种现象被定义为太空飞行相关神经眼综合征(SANS)。SANS是人类长期太空飞行眼部面临的最重要的问题,其发病机理尚未阐明,阻碍了有效防护措施的开发,也无法建立个体易感性评估指标,用于建立相应的航天员遴选标准。SANS与微重力环境下视神经蛛网膜下腔脑脊液压升高有关,但详细的作用机制和相应的对抗措施尚不明确。首先对SANS导致的视盘、眼后节、蛛网膜下腔和视神经的形态学变化进行了总结,随后就当前学界提出的SANS发病机理、影响SANS易感性因素以及应对措施进行了综述,并总结了SANS与微重力环境下视神经蛛网膜下腔脑脊液压力的关系,最后对如何将地基实验与天基实验有效结合来深入探索SANS的发病机制进行了展望。

关键词：太空飞行眼视乳头视神经颅压

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智能膝关节假肢的技术发展与趋势分析

中国康复医学杂志 2017年第4期32卷 451-453页

作者：张腾宇兰陟樊瑜波北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100083 国家康复辅具研究中心北京市老年功能障碍康复辅助技术重点实验室民政部智能控制与康复技术重点实验室

膝关节假肢根据其力矩实现的方式可以分为被动式、半主动式和主动式。传统的膝关节假肢产品均为被动式或半主动式，此类假肢能够通过弹性元件（弹簧）和储能元件（液压缸、气压缸等）在支撑期储存能量，同时给予一定阻尼，保证支撑的稳... 详细信息

膝关节假肢根据其力矩实现的方式可以分为被动式、半主动式和主动式。传统的膝关节假肢产品均为被动式或半主动式，此类假肢能够通过弹性元件（弹簧）和储能元件（液压缸、气压缸等）在支撑期储存能量，同时给予一定阻尼，保证支撑的稳定性，在摆动期释放能量并助伸，从而实现膝关节屈伸运动。由于这种膝关节行走过程中阻尼不能随时调节，因此速度变化适应性差，患者容易疲劳。为此，人们开始研究阻尼能够自动调节的智能膝关节假肢。

关键词：膝关节假肢自动调节主动式屈伸运动行走过程被动式阻尼稳定性

老龄关节软骨和软骨下骨的变化及相互作用机制研究进展

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医用生物力学 2020年第2期35卷 253-258页

作者：任鹏玲牛海军宫赫樊瑜波北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京100191 北京航空航天大学生物医学工程高精尖创新中心北京100083 国家康复辅具研究中心北京100176

衰老是骨关节炎(osteoarthritis,OA)和骨质疏松等疾病的主要影响因素。然而,它们并不是衰老的必然结果,而且与衰老有关的骨和软骨的变化与疾病发展之间的关系尚不清楚。研究表明,骨关节炎的发生和发展并不是简单的软骨磨损过程,它的发... 详细信息

衰老是骨关节炎(osteoarthritis,OA)和骨质疏松等疾病的主要影响因素。然而,它们并不是衰老的必然结果,而且与衰老有关的骨和软骨的变化与疾病发展之间的关系尚不清楚。研究表明,骨关节炎的发生和发展并不是简单的软骨磨损过程,它的发生包括整个关节各组织复杂的生物、化学和力学变化,特别是软骨和软骨下骨之间生化和力学的相互作用。衰老促成OA的发生和发展,但并不是直接导致OA的原因。与衰老相关的变化为OA的发生提供了一个基础,使关节更容易受到其他因素(如异常的生物力学和生物化学)影响,从而促进OA发展。因此,了解衰老影响关节组织的基本机制可能会为减缓或预防OA发展提供新的靶点。从衰老过程中软骨和软骨下骨的年龄相关性变化、力学传导作用和血管新生机制3个方面对相关研究进展进行综述。

关键词：关节软骨软骨下骨老龄相互作用机制

不同抵抗对Ni-Ti合金内固定器回复力大小影响的实验研究

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中国生物医学工程学报 2008年第4期27卷 557-560页

作者：刘璇樊瑜波李德玉北京航空航天大学生物工程系北京100083

目前形状记忆合金已在骨科临床得到广泛应用,但人们对于其某些生物力学特性了解还不够深入。针对骨科常用的形状记忆合金器械Ni-Ti合金骑缝钉和骨卡环,通过实验研究其在不同抵抗作用下回复力的变化规律,结果发现,在不同开口的情况下,它... 详细信息

目前形状记忆合金已在骨科临床得到广泛应用,但人们对于其某些生物力学特性了解还不够深入。针对骨科常用的形状记忆合金器械Ni-Ti合金骑缝钉和骨卡环,通过实验研究其在不同抵抗作用下回复力的变化规律,结果发现,在不同开口的情况下,它的回复力变化幅度较宽,且最大回复力随着开口高度的增大呈明显增长趋势。此外,固定器构型的不同对于回复力也有着不同的影响。这些结果对形状记忆合金骨科器械的临床应用和矫形功能有着重要的指导意义。

关键词：形状记忆合金内固定器抵抗回复力

国人的股骨和胫骨各向异性力学参数和轴向流变特性测试

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生物医学工程学杂志 2006年第3期23卷 535-538页

作者：王勃樊瑜波陈孟诗四川大学建筑与环境学院成都610065

骨生物力学是生物力学的主要研究方向之一,但目前关于国人股骨和胫骨的力学参数尚很少见。我们测试了中国青年男性的股骨和胫骨三个不同方向-轴向、周向、径向的拉伸和压缩弹性模量。测得三个不同方向的压缩弹性模量:股骨分别为5.8±0.3... 详细信息

骨生物力学是生物力学的主要研究方向之一,但目前关于国人股骨和胫骨的力学参数尚很少见。我们测试了中国青年男性的股骨和胫骨三个不同方向-轴向、周向、径向的拉伸和压缩弹性模量。测得三个不同方向的压缩弹性模量:股骨分别为5.8±0.34、3.4±0.17、2.1±0.18 GPa;胫骨分别为6.1±0.36、3.5±0.17、2.1±0.18GPa。拉伸弹性模量:股骨分别为15.6±1.21、9.8±0.73、5.4±0.52 GPa;胫骨分别为16.7±1.09、10.3±0.70、5.6±0.49 GPa。还测试了股骨、胫骨拉伸和压缩时的破坏强度。得到轴向、周向、径向压缩时的破坏强度:股骨分别为150±9.3、111±6.5、110±7.1 M Pa;胫骨分别为191±12.3、140±6.3、123±8.3 M Pa。拉伸时的破坏强度:股骨分别为115±9.6、82±6.8、78±7.3M Pa;胫骨分别为143±8.7、110±8.3、97±6.4M Pa。另外,通过曲线拟合的方法,对股骨和胫骨应力松弛试验的结果进行处理,得出当骨的变形保持不变时,应力与时间满足下面的对数函数关系:F=A*Blogt,其中A为初始荷载,B为拟合材料参数,股骨和胫骨的拟合材料参数B分别为0.985和0.987。

关键词：弹性模量应力松弛各向异性

新型带锁髓内钉在股骨粗隆间骨折愈合过程中的生物力学研究

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医用生物力学 2011年第4期26卷 305-309页

作者：王丽珍赵峰樊瑜波北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京100191

目的用三维有限元法测试新型股骨髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)的刚度、强度等生物力学性能,探讨其在股骨粗隆间骨折愈合前后生物力学应力应变分布情况。方法利用参数化设计软件UG建立髓内钉三维模型,并用三维图像... 详细信息

目的用三维有限元法测试新型股骨髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)的刚度、强度等生物力学性能,探讨其在股骨粗隆间骨折愈合前后生物力学应力应变分布情况。方法利用参数化设计软件UG建立髓内钉三维模型,并用三维图像处理软件MIMICS对CT图片进行预处理,建立股骨骨折模型及愈合模型并进行数值模拟。结果骨折愈合前,最大Von Mises应力发生在骨折位置,高达663 Mpa,髓内钉远端锁钉位置应力仅为113 Mpa;骨折愈合后,最大Von Mises应力发生在螺旋刀片与主钉接触位置,股骨干上的锁钉位置出现明显的应力集中现象。结论骨折愈合后远端锁定钉位置常发生股骨干骨折,因此骨折愈合后应将髓内钉取出。

关键词：髓内钉有限元方法应力分布力学性能数值模拟骨折