教学课程资源库 更多>>

关键词： Knee osteoarthritis   Pulsed electrical stimulation   Biomechanics   Joint muscles   Cartilage  

摘要： Osteoarthritis is one of the most common joint diseases, leading to joint pain, dysfunction, and a reduced quality of life for patients. Therefore, it is particularly important to explore more effective prevention, treatment and management methods to relieve patients' pain and enhance their quality of life. Among physical therapies, pulsed electrical stimulation (PES) is considered to be a promising treatment method due to its high safety and ease-of-use features. PES provides a non-invasive, safe and effective option for patients. However, there are fewer studies on the biomechanical changes of PES in periarticular tissues, and its effects on the biological behavior of chondrocytes remain unknown. This study investigated the effects of PES on the biomechanical properties of osteoarthritic joints and the biological behavior of chondrocytes. The results showed that PES with an intensity of 10 mA and a frequency of 4 Hz increased the cross-sectional area of muscle fibers, prevented muscle atrophy and loss of function, and restored the mechanical properties of muscle tissue. PES also effectively increases the resistivity of knee osteoarthritis cartilage tissue, as well as the elastic modulus of cartilage, which can enhance the biomechanical characteristics of cartilage tissue. PES also promoted the metabolic activity of chondrocytes and increased cartilage matrix synthesis, thereby improving the overall structure and mechanical properties of cartilage tissue. Additionally, cellular experiments showed that 5 consecutive days of 800 mV PES significantly increased the expression level of Piezo1 gene in chondrocytes. At the same time, the expression of type II collagen and transforming growth factor beta increased, while the expression of matrix metallopeptidase 13 decreased. These changes favored the promotion of cartilage matrix synthesis. This has a positive effect on protecting and improving joint health and reducing the impact of osteoarthritis, and is important for u

关键词： 慢性踝关节不稳   侧切   运动学   动力学   生物力学   交叉训练  

摘要： 背景:研究表明,单侧慢性踝关节不稳患者存在双侧感觉运动障碍。然而,双侧感觉运动障碍会对患侧和健侧的生物力学特征造成怎样的影响目前尚未可知。目的:探究单侧慢性踝关节不稳患者双侧下肢在进行侧切动作时的运动学和动力学特征。方法:招募18例男性单侧慢性踝关节不稳患者和18名男性健康受试者,慢性踝关节不稳患者分别用患侧和健侧完成90°侧切动作,健康受试者用优势侧完成90°侧切动作。应用红外高速运动捕捉系统采集侧切过程中下肢运动学参数,应用三维测力台采集下肢动力学参数,比较各生物力学变量的差异。结果与结论:①与健康受试者相比,慢性踝关节不稳患者患侧表现出更高的踝关节内翻(P=0.047)和内旋角度(P=0.046),健侧表现出更高的踝关节内翻角度(P=0.049);与患侧相比,慢性踝关节不稳患者健侧的膝关节外翻(P<0.001)和髋关节内收角度(P=0.046)显著提高;②与健康受试者相比,慢性踝关节不稳患者患侧表现出更高的膝关节伸直力矩(P=0.029);与患侧相比,慢性踝关节不稳患者健侧的踝关节跖屈力矩显著提高(P=0.027),膝关节伸直力矩显著降低(P=0.048);③结果提示,单侧慢性踝关节不稳患者不仅患侧,健侧也存在下肢生物力学特征异常,两侧均存在“让位”或复发性踝关节扭伤的潜在风险;此外,单侧慢性踝关节不稳患者患侧近端关节冠状面生物力学特征也产生改变。

关键词： 人工智能   生物化学教学   深度融合   个性化学习   智能分析  

摘要： 随着人工智能(AI)技术的飞速发展,其在教育领域的应用日益广泛,并对传统教学模式产生了深远的影响。文章以生物化学教学为背景,对AI技术在生物化学教学中的应用及其作用进行了分析,然后从教学内容优化、个性化学习支持、实践教学模拟三个层面,探讨了将AI技术与生物化学教学深度融合的策略。研究表明,AI技术能够准确识别学生的学习需求与难点,为学生提供个性化的学习途径,增强师生互动,促进知识内化。

关键词： 髌股关节疼痛   下台阶   运动学   表面肌电   生物力学   下肢   疼痛  

摘要： 背景:髌股关节疼痛的发病机制复杂,不良的动作模式及错误的肌肉激活模式等被认为可能增高髌股关节应力而造成损伤,但当前研究结果尚不统一。关于髌股关节疼痛患者下台阶动作的生物力学研究多集中于运动学特征,有关表面肌电特征的研究较少。此外,目前尚无研究分析髌股关节疼痛患者在执行下台阶动作过程中健侧和患侧生物力学表现相较于健康人的差异。目的:探究髌股关节疼痛患者双侧下肢下台阶过程中的运动学及表面肌电特征。方法:招募髌股关节疼痛男性与健康男性各21名,两组受试者均进行下台阶测试。采用三维动态捕捉系统、测力台及表面肌电测试仪同步采集运动学、动力学及表面肌电数据。结果与结论:①运动学指标:与健康对照组相比,髌股关节疼痛组患侧与健侧均显示出较小的髋关节屈曲角度(P=0.005,P=0.011)、较大的髋关节内收角度(P=0.033,P=0.039)、较大的膝关节内翻角度(P=0.001,P=0.001),髌股关节疼痛组患侧表现出较大的髋关节内旋角度(P=0.013)、较小的膝关节屈曲角度(P=0.043)、较小的踝关节背屈角度(P=0.002);与健侧相比,患侧表现出较小的踝关节背屈角度(P=0.002);②表面肌电指标:与健康对照组相比,髌股关节疼痛组患侧股内侧肌激活程度减小(P=0.002)、臀中肌激活程度减小(P=0.015)、股内侧肌/股外侧肌的激活比率下降(P=0.010);与健侧相比,患侧臀中肌激活程度减小(P=0.008);③结果表明,髌股关节疼痛患者在下台阶动作时存在异常的下肢生物力学特征,主要表现为下肢关节在矢状面和额状面的运动学指标变化及股内侧肌和臀中肌的激活程度变化,这些改变反映了髌股关节疼痛患者在下台阶过程中采用了僵硬的落地模式,并显示出下肢其他关节代偿的现象。此外,异常的下肢生物力学特征同时存在于髌股关节疼痛患者的健侧肢体中,患者双侧下肢存在不对称。

关键词： 股骨颈骨折   股骨颈系统   空心钉   有限元分析   生物力学  

摘要： 背景:青壮年PauwelsⅢ型股骨颈骨折的治疗极为棘手,内固定治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折时,不仅需保障内固定物的机械稳固性,更要确保其能够抵抗剪切、压缩和张力的冲击,防止在骨折愈合过程中内固定物因疲劳而断裂或松动。然而,现有的内固定方式还不能完全满足要求。目的:期望能够为临床治疗青壮年PauwelsⅢ型股骨颈骨折时,提供更为合理、有效的内固定方式选择,从而优化治疗效果,减少并发症的发生,提高患者的康复速度和生活质量。方法:利用志愿者股骨CT数据构建了Pauwels角为70°的股骨颈骨折模型,设置3种置入方式:①股骨颈动力交叉钉系统组:股骨颈动力交叉钉系统主钉位于股骨颈轴位中心;②联合组:股骨颈动力交叉钉系统主钉位于股骨颈轴位的偏下1/3,1枚空心钉位于股骨颈轴位的偏上1/3;③空心钉组:3枚空心钉的布置以经典的倒三角形状排列,确保固定效果的最大化。分析3种不同内固定方式下股骨近端骨折块和内固定装置的应力分布和位移;结果与结论:①3组股骨近端模型的应力均集中在骨折线附近,联合组(201.10 MPa)<股骨颈动力交叉钉系统组(222.25 MPa)<空心钉组(271.25 MPa);②股骨近端移位峰值均位于顶部,联合组(6.33 mm)<股骨颈动力交叉钉系统组(9.37 mm)<空心钉组(9.92 mm);③内固定应力均集中于骨折断端处的螺钉表面,并从该处向两侧逐渐延伸,空心钉组(136.67 MPa)<联合组(201.10 MPa)<股骨颈动力交叉钉系统组(222.25 MPa);④内固定装置模型位移最大处均位于内固定物的最顶端,3组均由顶部至远端逐渐减小,位移峰值分别为:联合组(6.21 mm)<股骨颈动力交叉钉系统组(9.19 mm)<空心钉组(9.51 mm);⑤3组模型的近端骨块应力主要集中在骨折断端,特别是在骨折端靠下方的区域,这表明这些区域在力学传递过程中承受了较大的应力和应变,联合组(24.96 MPa)<股骨颈动力交叉钉系统组(39.69 MPa)<空心钉组(44.47 MPa);⑥结果说明股骨颈动力交叉钉系统联合空心钉在冠状面呈平行排列的内固定策略,相较于单一的股骨颈动力交叉钉系统固定或倒三角形空心钉固定,展现出了更高的生物力学稳定性,为青壮年PauwelsⅢ型股骨颈骨折提供了更为可靠和有效的治疗方案。

关键词： 踝关节   肌腱   韧带缺损   邻近核心肌腱   有限元分析   生物力学  

摘要： 背景:高能量损伤导致的内、外踝韧带断裂、缺损是足踝外科常见难题之一,邻近肌腱常作为移植材料重建缺损,探究韧带缺损状态下邻近核心肌腱的力学特性对于选择肌腱供区具有重要意义。目的:探究踝关节活动过程中,内、外踝韧带不同程度缺损时,其各自邻近核心肌腱间的相互作用及生物力学变化。方法:基于一名50岁健康男性左足的CT影像数据,通过MIMICS软件提取并构建表面立体模型,利用Geomagic Wrap进行拟合曲面,并在SOLIDWORKS中构建包含不同程度韧带缺损的骨-软骨-韧带-肌腱足踝复合体模型。采用Ansys Workbench进行有限元分析,通过前抽屉实验验证模型有效后,模拟踝关节内、外翻及内、外旋条件,观察腓骨短、长肌腱与胫前、后肌腱的Von-Mises应力最大值变化及分布特征。结果与结论:①前抽屉实验中距骨最大位移5.2085 mm,与文献报道的数据相似,验证模型有效;②4种工况下,踝关节单侧单束韧带缺损对邻近核心肌腱的应力最大值影响较小,单侧多束韧带缺损则显著增加肌腱应力最大值;除胫前肌腱各段应力载荷均偏高外,腓骨短、长肌腱及胫后肌腱的高应力区域均集中在肌腱远端;③外踝韧带一旦缺损,内翻、内旋时腓骨短肌腱的应力最大值及变化量均高于腓骨长肌腱;距腓前韧带缺损时内翻,腓骨短肌腱应力最大值较正常相比增加0.9512 MPa,腓骨长肌腱应力最大值降低0.0651 MPa;跟腓韧带缺损时内旋,腓骨短肌腱应力最大值增加2.3529 MPa,腓骨长肌腱应力最大值降低0.2692 MPa;④提示内踝韧带缺损时外翻、外旋,胫前、后肌腱的应力最大值变化复杂,取决于缺损韧带类型,尤其全层韧带缺损将显著增加二者应力最大值。

关键词： 特发性肺纤维化   线粒体自噬   自噬关键基因   亚型分析   富集分析   免疫浸润分析   肺功能   生物信息学  

摘要： 背景:线粒体自噬与特发性肺纤维化的发生发展关系密切,但其作用机制尚不清楚。目的:探讨线粒体自噬在特发性肺纤维化中的生物学机制,为临床特发性肺纤维化风险预测及亚型区分提供思路。方法:通过GEO和Reactome Pathway数据库等获取特发性肺纤维化的线粒体自噬相关基因,基于组间差异、随机森林模型筛选特发性肺纤维化的线粒体自噬特征基因。采用g:Profiler数据库进行GO功能富集分析和KEGG、Reactome、WIKI通路富集分析。通过共识聚类法区分特发性肺纤维化线粒体自噬亚型,进行亚型间免疫浸润分析,并筛选出线粒体自噬关键基因。最后,通过列线图模型量化线粒体自噬关键基因对临床特发性肺纤维化发生风险的预测价值,并探索线粒体自噬关键基因与特发性肺纤维化临床特征的相关性。结果与结论:①特发性肺纤维化中与线粒体自噬相关的基因共13个,经组间差异、随机森林模型筛选出线粒体自噬特征基因5个,分别是PINK1、RPS27A、SRC、HIF1A和CDH6;②GO分析主要涉及泛素蛋白连接酶结合、细胞对缺氧的反应;通路富集分析主要涉及PINK1-PRKN介导的线粒体自噬、NOTCH信号通路、EGFR的信号传递和血管生成等;③HIF1A在不同特发性肺纤维化亚型间具有显著的表达差异,可能成为特发性肺纤维化线粒体自噬亚型区分的关键基因;④免疫浸润分析提示骨髓来源抑制性细胞、中性粒细胞与1型辅助性T细胞可能在不同亚型之间存在浸润差异,而HIF1A与多种免疫细胞浸润程度呈正相关;⑤列线图模型提示通过HIF1A的表达水平可能预测临床特发性肺纤维化的发生风险;⑥临床特征分析提示,HIF1A高表达患者可能肺功能更差,纤维化程度更严重。结果表明,PINK1、RPS27A、SRC、HIF1A和CDH6可能通过线粒体自噬影响特发性肺纤维化的发生发展,其中HIF1A可能成为特发性肺纤维化风险预测及临床亚型区分的关键基因,且与患者的肺功能水平密切相关。

关键词： Android应用程序   3D Max建模技术   海洋生物   移动技术   交互式学习   海洋保护   可持续发展  

摘要： 本研究旨在开发基于Android和3D Max建模技术的移动应用程序,打造海洋生物知识平台。通过生动的3D场景展示和交互式学习,深入普及海洋知识,激发用户对海洋生物的兴趣和保护意识。利用Android开发技术与3D Max建模技术,设计出具有交互性的移动应用程序。构建逼真的海洋生物3D场景,可让用户获得身临其境的学习体验,了解海洋生态、地理和科学知识。在该海洋生物知识平台上,用户可以借助应用程序与3D模型互动学习,深入了解海洋生物,提升海洋保护和可持续发展意识。这一项目展现了移动技术与3D建模在教育领域的潜力和应用前景。本系统能够为用户带来全新的学习体验,激发学生对海洋生物的兴趣,同时为海洋保护和可持续发展作出贡献。移动应用程序的成功实施将推动海洋知识的普及,展示了技术创新与教育教学的结合,为未来教育领域的发展提供启示。

关键词： 髌骨下极   骨折   骨折内固定   克氏针张力带结合纵向捆绑   有限元分析   生物力学   骨科植入物  

摘要： 背景:髌骨下极对伸膝装置完整性和稳定性以及保持良好的膝关节功能非常重要。目前临床治疗髌骨下极骨折尚没有统一的手术方法,但有效的内固定应该具备对抗股四头肌和髌韧带的拉应力与股骨髁的屈曲应力以及骨折断端分离移位的能力。目的:通过有限元法建立髌骨下极骨折三维模型,对比克氏针张力带、克氏针张力带结合环抱、克氏针张力带结合纵向捆绑3种固定方式的生物力学稳定性,进而为髌骨下极骨折的治疗提供一种可靠的术式选择。方法:选择一名健康的女性志愿者进行膝关节CT扫描,利用有限元软件构建髌骨下极骨折模型。根据不同内固定方式设定为A、B、C组:A组为克氏针张力带固定,B组为克氏针张力带结合环抱固定,C组为克氏针张力带结合纵向捆绑固定。在相同的支撑和约束条件下,运用有限元分析软件评估3种内固定模型的生物力学特性。结果与结论:有限元分析结果表明,在45°合力方向上施加不同大小载荷的条件下,C组相比于A、B两组整体模型、髌骨骨折端及内固定物的位移最小,模型及内固定物的应力最小。提示相较于克氏针张力带和克氏针张力带结合环抱这两种内固定方式,克氏针张力带结合纵向捆绑技术呈现出更小的位移和应力,具备更出色的生物力学强度及更为可靠的内固定强度,从理论上来讲可以很好地满足患者术后早期进行功能锻炼的需求。