课程文献中心 更多>>

关键词： 触地模式   乒乓球   运动学   动力学   运动表现  

摘要： 背景:探讨基于步法的足部触地模式对乒乓球运动中下肢关节运动特征的影响,可为指导下肢训练提供科学依据。目的:对比乒乓球运动中不同触地模式下的运动学和动力学差异。方法:使用动作捕捉和三维测力台同步采集17名专业乒乓球运动员在正常触地和全脚掌触地模式下优势侧下肢的运动学和动力学数据。配对样本t检验用于分析关节角度、地面反作用力、关节反作用力和关节力矩等离散指标的统计学差异;统计参数映射用于分析足底压力中心移动轨迹和膝关节力矩等时间序列数据的统计学差异。结果与结论:①正常触地模式下的膝关节内翻、侧向地面反作用力、膝关节垂直反作用力和伸膝力矩峰值显著高于全脚掌触地模式;②在足底压力中心移动距离中的89%-91%运动阶段,正常触地模式压力中心显著远于全脚掌触地模式;③在X轴力矩曲线中的23%-38%运动阶段,正常触地模式的伸膝力矩显著大于全脚掌触地模式;④在Y轴力矩曲线的8%-18%运动阶段,全脚掌触地模式显著大于正常触地模式。通过对比不同触地模式的下肢生物力学特征值和统计参数映射分析结果,认为全脚掌触地模式可能是影响乒乓球运动表现的重要因素。乒乓球运动中需要针对性地对触地模式进行调整和练习,避免使用全脚掌触地模式,提升乒乓球运动者下肢运动能力。

关键词： 脊髓损伤   肌电生物反馈   运动疗法   外骨骼机器人   联合治疗   运动康复  

摘要： 背景:肌电生物反馈技术具有非侵入性、实时反馈、个性化治疗和促进神经可塑性等独特优势,加速了脊髓损伤患者的功能恢复。目的:综述肌电生物反馈联合运动疗法、外骨骼机器人以及虚拟现实技术在脊髓损伤运动功能恢复中的应用现状及治疗效果。方法:应用计算机检索中国知网、PubMed数据库建库至2024年5月期间的相关文献,英文检索词为“Spinal cord injury,EMG biofeedback,physical therapy,robotic exoskeleton,VR,motor function,exercise”,中文检索词为“脊髓损伤,肌电生物反馈,运动疗法,外骨骼机器人,虚拟现实,运动功能,运动”,最终纳入71篇文献进行综述。结果与结论:肌电生物反馈疗法促进脊髓损伤康复的机制包括促进神经可塑性变化、增强神经肌肉连接和改善运动模式。肌电生物反馈作为新兴的技术手段,通常与运动疗法、外骨骼机器人以及虚拟现实联合用于脊髓损伤后运动功能的恢复,综合治疗效果得到明显提升。然而目前仍存在一些问题和挑战,例如缺乏机制的详细解析、缺少为结合疗效提供有力证据的大规模试验、技术适应性有限等。未来的研究可以集中在这些方面:提高肌电生物反馈的个性化和精准性;可以探索将肌电生物反馈与更先进的技术或工学设备相结合开发新型康复设备,扩大应用领域;将肌电生物反馈应用到步态训练系统、呼吸训练系统以及四肢联动康复系统中,提高反馈的准确性和个性化治疗方案的效果,同时提高设备的易用性和舒适性。

关键词： 膝关节   关节软骨   半月板   生物力学   有限元分析   有限元模型   膝骨关节炎   关节置换   人工智能   综述  

摘要： 背景:有限元分析是一种先进的计算机工程技术,利用数学近似的方法对真实人体进行模拟,可以真实反映膝关节结构内部的生物力学特征,为理解膝关节疾病发病机制、优化手术方案以及开发新型植入材料提供了有效的工具。目的:对膝关节有限元模型的建立及其在膝关节疾病研究中的应用进行综述,并展望了未来的发展趋势。方法:第一作者于2024年4月以“Finite Element Analysis,FEA,knee joint,Finite Element Model,Knee Biomechanics,Knee Osteoarthritis,Knee Prosthesis,Knee Ligaments,Meniscus”为英文检索词在PubMed和EI数据库进行检索,以“有限元分析,有限元模型,膝关节,生物力学,骨关节炎,计算模型,膝关节假体,膝关节韧带,半月板”为中文检索词在中国知网和万方数据库进行检索,最终纳入75篇文献进行分析。结果与结论:①有限元分析法利用医学影像数据获得三维人体模型,将复杂的人体关节结构简化为有限且相互连接的单元,通过对模型施加外部载荷,直观地显示膝关节内部的应力分布。②研究者通过有限元分析深入研究膝关节在不同工况下的内部应力和应变分布,可发现膝关节内部载荷分配平衡改变时,关节软骨的过度载荷及部分区域的负荷下降,这种长期异常应力会引起软骨变形和磨损,最终缺失,对于理解生物力学因素如何引起膝关节退行性变至关重要。③有研究通过有限元分析评估膝骨关节炎患者采用太极拳、步态调整等物理治疗方法的效果,结果显示这些治疗方法减少了软骨的过度负荷,为临床治疗提供了科学理论依据。④临床医生通过有限元分析在手术前进行三维重建、数据测量和模拟手术,能够优化手术治疗策略;此外,还可以通过模拟不同假体的力学特征,改进假体的形状、材料和固定方式,减少患者的并发症,提高患者的治疗效果。⑤人工智能与有限元分析相结合使得有限元模型的构建更为精确和易于操作,极大提高了临床医生医疗实践的效率和患者的治疗效果。⑥有限元分析仅是数字化的模拟,与真实物理状态仍存在一定差异。

关键词： 青少年特发性脊柱侧凸   横向侧推力   纵向撑开力   不对称应力分布   骨的机械调节原理   矫形生物力学  

摘要： 背景:青少年特发性脊柱侧凸不对称的生物力学环境会导致椎体进一步楔形变,严重时或可影响心肺功能,压迫神经。不同侧凸程度的青少年特发性脊柱侧凸应进行运动、支具或手术治疗,然而,因患者的个体差异性,选择不同矫形方式的力学机制仍不明确。目的:基于青少年特发性脊柱侧凸患者的脊柱模型,探究不同矫形方式治疗的生物力学机制,为临床治疗方式的选择提供依据。方法:基于1例青少年特发性脊柱侧凸患儿脊柱CT图像,于Mimics软件中三维重建出脊柱侧凸模型(C7-L5),在T8/T9胸廓处施加横向侧推力,在C7椎体上方施加纵向撑开力,力的大小为20,40,60,80,100,120 N,分析两种矫形方式下椎间盘凹凸侧应力、椎体凹凸侧位移和脊柱Cobb角变化。结果与结论:①横向侧推力下,C7T1-T7T8椎间盘应力无明显变化,T7T8-L4L5节段凹凸侧应力随着侧推力的增加先减小后增大,侧推力对T8T9附近节段的矫正效果明显,随着节段延伸至头端和尾端,矫正效果减弱;侧推120 N时,胸部Cobb角由53.2°变为32.5°,腰部Cobb角由50.2°变为43.9°;②纵向撑开力下,胸椎椎间盘应力先减小后增大,腰椎椎间盘应力均减小,C7位移最明显,节段延伸至尾端,矫正效果逐渐减弱;撑开力120 N时,胸部Cobb角由53.2°变为39.4°,腰部Cobb角由50.2°变为47.6°;③提示两种矫形方式均对脊柱侧凸程度有一定改善,胸部矫正大于腰部矫正,同时凹凸侧不对称的应力分布也得到改善,这有助于骨逐渐恢复正常生长;脊柱侧凸Cobb角较大时,适合采用纵向撑开方式,脊柱侧凸Cobb角较小时,适合采用横向侧推方式;研究结果有助于理解脊柱矫形机制并为矫形方式的选择提供理论依据。

关键词： 脊柱骨折   胸腰椎骨折   有限元分析法   生物力学   应力分析   综述  

摘要： 背景:脊柱骨折最高发部位是胸腰段,其症状为后背部疼痛、后凸畸形、活动受限,或伴脊髓神经损伤引发下肢疼痛、麻木甚至截瘫等并发症。有限元法是一种数字化的计算机建模技术,能真实模拟实物模型并进行受力分析。目的:综述有限元法在脊柱胸腰段骨折中的应用。方法:在中英文文献数据库PubMed、Web of Science、中国知网中检索2024年3月之前发表的有限元分析法在脊柱胸腰段骨折中应用的相关文献,中英文检索词为“有限元分析法(finite element analysis methods)”“生物力学(biomechanical phenomena)”“应力分析(stress analysis)”“胸腰椎骨折(thoracolumbar fractures)”“脊柱骨折(spinal fractures)”,最终纳入55篇文献。结果与结论:①通过有限元法对不同病因(骨质疏松性、创伤性、病理性)导致的胸腰椎骨折进行探索,有利于对各种类型胸腰椎骨折的生物力学特征有更加深刻的认识,完善对胸腰椎骨折的个性化和精细化治疗;②单一样本或数量较少样本的有限元分析具有偶然性,未来的有限元分析需要更大的样本数量来减少样本偶然性带来的误差;③仅骨骼的刚性结构不能满足实物的完整性所具有的生物力学工况,未来的有限元模型需要尽可能纳入实物的所有结构(例如肌肉、韧带等软组织);④有限元法在骨质疏松性和创伤性胸腰椎骨折方面的研究较多,未来需要进行更加深入的研究;病理性胸腰椎骨折领域的研究较少,未来研究范围较广。

关键词： 植物生物学实验   虚实结合   课程思政   教学改革  

摘要： 植物生物学实验是通过实验操作使学生掌握植物细胞、组织、器官的解剖结构以及植物分类鉴定的相关知识。目前,传统实验教学缺乏对学生自主性及创新性的培养,因而实验教学改革就显得尤为重要。为提高学生的专业知识和技能水平,培养学生综合素质,对植物生物学实验教学改革模式进行了探索和实践。主要包括:对课程目标的重构,强化育人功能;教学内容的优化,增强课程系统性和连贯性;线上线下及虚实结合的教学方式,培养学生学习主动性和探索能力;课程思政机制路径的探索,提升学生社会责任感;评价反馈驱动的课程考核方式,综合全面评价学生的学习效果。

关键词： 血管内皮炎症   己糖胺生物合成通路   细胞间黏附分子1   血管细胞黏附分子1   6-重氮-5-氧代-L-正亮氨酸   小鼠  

摘要： 背景动脉粥样硬化(AS)是心血管病主要的病理基础,以血管内皮炎症为主要特征,因而靶向炎症相关机制是防治AS的关键。目的研究己糖胺生物合成通路(HBP)对黏附分子的影响及其在血管内皮炎症中的调控作用。方法2022年8—12月,将24只SPF级C57BL/6雌性小鼠按体质量以随机区组设计方法分为对照组、6-重氮-5-氧代-L-正亮氨酸(DON)组、高脂饮食(HFD)组、HFD+DON组。各组小鼠给予相应干预措施15周后,收集小鼠的血清及主动脉组织。使用生化试剂盒检测干预前后小鼠的血脂水平,采用HE染色法检测主动脉根部的病理变化,并通过免疫荧光染色、ELISA和蛋白质印迹法检测细胞间黏附分子1(ICAM-1)和血管细胞黏附分子1(VCAM-1)的表达水平。结果干预15周后,与对照组相比,HFD组LDL-C、TC水平显著性上升,而HDL-C显著降低(P<0.05);HFD组与HFD+DON组之间的血脂水平无变化(P>0.05)。HE染色结果显示,HFD组血管内膜增厚,血管平滑肌形态异常,结构紊乱,并可见大量的泡沫细胞。HFD+DON组的小鼠平滑肌细胞排列整齐,内皮细胞层连续,泡沫细胞数量明显减少,细胞间隙基本正常。免疫荧光染色、ELISA和蛋白质印迹法结果均显示,与HFD组相比,HFD+DON组的ICAM-1、VCAM-1蛋白表达下调。结论抑制HBP具有下调黏附分子ICAM-1、VCAM-1表达,改善血管内皮炎症的作用。

关键词： 鼠茅草   猕猴桃园   土壤理化性质   土壤微生物含量  

摘要： 【目的】探究猕猴桃园间作鼠茅草对土壤理化性质和土壤微生物群含量的影响,以期为鼠茅草间作改良果园土壤环境和鼠茅草果园栽培技术应用与推广提理论依据。【方法】以鼠茅草为供试材料,设鼠茅草间作与清耕2个处理,研究不同处理对土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度、土壤养分含量以及土壤微生物含量的影响。【结果】结果表明,猕猴桃园间作鼠茅草均能提高各土层土壤含水量,其中在0~20 cm土层的土壤含水量提升效果最为显著,与清耕相比,种植鼠茅草后0~20 cm土层的土壤含水量提高了32.63%~44.23%。猕猴桃间作种鼠茅草能够降低土壤容重和提高土壤孔隙度,其中0~20 cm土壤耕层差异最为显著,与清耕相比,种植鼠茅草土壤容重下降了3.79%~7.91%,土壤孔隙度提高了2.05%~5.33%。猕猴桃间作种鼠茅草对0~20 cm、20~40 cm土壤pH值调节效果显著,间作处理pH值比清耕处理分别降低了11.05%、13.05%。间作鼠茅草对0~20 cm土层土壤有机质含量提升效果最为显著,比清耕处理提高了5.45%。鼠茅草间作对0~20 cm土壤耕层的氮、磷、钾养分含量影响最为显著,全氮和碱解氮分别增加了19.35%和10.8%;全磷和速效磷分别增加了129.41%和3.72%;全钾和速效钾分别增加了28.95%、16.98%。猕猴桃园微生物数量以细菌为主,放线菌次之,真菌数量最少,果园间作鼠茅草后,0~20 cm土层细菌、真菌、放线菌数量都显著提高,并随着时间的推移增加比例逐渐增大,与清耕相比,4月30日到8月30日细菌数量从7.73%增加到93.94%,真菌数量从172.37%增加到231.79%,放线菌数量从5.6%增加到52.5%。【结论】猕猴桃园间作鼠茅草能有效调节果园土壤pH值,并提升了土壤有机质及氮、磷、钾、碱解氮、有效磷、速效钾等营养成分含量以及土壤微生物数量,其中0~20 cm土壤耕层提升和改善的效果最佳,是适宜西安地区猕猴桃果园的生草管理模式。

关键词： 微生物诱导碳酸钙沉淀   模拟月壤   无侧限抗压强度   剪切波速   月球建造  

摘要： 为探究微生物固化月壤作为建筑材料的潜力,通过微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)对模拟月壤CQU-L1和CQU-L2进行加固,对不同加固次数和不同胶结液(CS)浓度的固化模拟月壤进行无侧限抗压试验、剪切波速试验及扫描电镜SEM微观观测。结果表明:随着MICP加固次数和胶结液浓度的增加,固化模拟月壤强度提升显著。相同加固次数下,固化模拟月壤的强度随胶结液浓度的提升而提升,用浓度为2.0 mol/L的胶结液加固12次的试样峰值强度可达1.303 MPa。土体剪切波速与无侧限抗压强度增加的趋势相似,最大剪切波速可达508 m/s。微生物注浆加固对模拟月壤CQU-L1的加固效果较CQU-L2差,原因在于模拟月壤CQU-L1颗粒较细,在相同加固次数下,其渗透性下降更显著,使得有效加固次数降低。SEM试验结果表明:随着加固次数和胶结液浓度的增加,固化模拟月壤孔隙中形成更为明显的致密结构,并且碳酸钙以球霰石为主。微生物加固有望为月球建造提供一种新的方式,但需要根据月壤的级配以及月壤的物理化学特性对加固方法进行改进。

关键词： 热带森林   地下水   微生物多样性   环境因子  

摘要： 探究不同森林地下水微生物群落组成和多样性及环境驱动因素,为热带森林研究提供基础数据。本研究利用宏基因组测序技术分析了海南岛热带雨林和橡胶林2种森林的地下水微生物群落组成、多样性以及环境因素。结果表明:1)热带雨林与橡胶林地下水微生物群落构成存在明显差异,古菌群落方面,橡胶林奇古菌门(Thaumarchaeota)占比极显著高于热带雨林(P<0.001),而广古菌门(Euryarchaeota)则显著低于热带雨林(P<0.05);细菌群落中,橡胶林变形菌门(Proteobacteria)略高于热带雨林,而拟杆菌门(Bacteroidetes)则低于热带雨林(P<0.05);真菌群落中橡胶林子囊菌门(Ascomycota)显著高于热带雨林(P<0.05),而毛霉菌门(Mucoromycota)极显著低于热带雨林(P<0.001)。2)热带雨林的地下水微生物α多样性高于橡胶林,从热带雨林到橡胶林古菌群落的α多样性极显著降低(P<0.001),细菌群落的α多样性显著降低(P<0.05),真菌群落的α多样性显著升高(P<0.05)。主坐标分析(PCoA)和相似性分析揭示,海南岛橡胶林和热带雨林地下水微生物β多样性具有极显著差异(古菌:R=0.666,P=0.001;细菌:R=0.519,P=0.001;真菌:R=0.384,P=0.001)。3)地下水的溶解性总固体、海拔和氧化还原电位分别是影响古菌群落、细菌群落和真菌群落最重要的环境因子,大气压、重碳酸盐和海拔对地下水微生物β多样性具有显著影响,其中海拔是最主要的环境因素。