生物力学及生物力学工程-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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生物力学及生物力学工程

项目名称：生物力学及生物力学工程
项目类别：国家杰出青年科学基金
批准号：10925208
申请代码：A0205
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2013-12-31

项目负责人：樊瑜波
负责人职称：教授
依托单位：北京航空航天大学
批准年度：2009

中文摘要：

申请者提出并开展了应力环境影响组织工程支架降解动力学的研究，表明力学载荷对可降解生物材料降解周期影响显著且不可忽略；研发了针对血管、心肌等细胞组织的创新性生物反应器和细胞力学实验装置。在肌骨、口腔和康复中的生物力学领域，提出了新的牙移动数值模拟方法，探索了牵张速率对新生骨生物力学特性的影响；深入研究了口腔正畸、修复、颌面外科中的生物力学问题。提出并开展了初期力学载荷对骨整合影响的生物力学研究；提出了含可降解衬垫的新型骨固定器；研发了假肢接受腔设计判断系统，在新型假肢、腕管综合症、足部矫形的生物力学领域取得了重要成果。在血流动力学领域，开展了新构型搭桥术、新型人造血管的血流动力学及血液循环模拟技术研究；针对空间微重力下骨质疏松和对抗方法提出了新的见解。上述成果发表于相关领域著名学术期刊。此外，申请者在教书育人以及学科建设方面都做出了较突出的贡献。项目所提出的研究内容新颖且有重要临床应用前景。

中文主题词：生物力学；力生物学；仿真；骨重建；生物降解

英文摘要：

Biomechanics；Mechanobiology；Simulation；Bone remodeling；Biodegradation

英文主题词： Biomechanics；Mechanobiology；Simulation；Bone remodeling；Biodegradation

结论摘要：

揭示了啄木鸟头部防撞的生物力学机制，发现了啄木鸟上下喙结构特征的作用、舌骨的“安全带”特性及动力吸振器作用、啄木鸟颅骨材料的独特微结构和力学特性。该研究为冲击损伤及防护方法提供了新的线索。论文引起国内外学术界广泛关注和高度的评价。深入探索了跳伞着陆损伤的生物力学机制，揭示了我国和前苏联采用的半蹲式跳伞着陆姿势与西方滚翻式跳伞着陆姿势有显著不同的损伤特征,解释了半蹲式跳伞着陆中右侧比左侧踝关节更加易于损伤的现象。解释了女性比男性在跳伞着陆时更易损伤的现象，并为女性跳伞着陆科学训练提供了基础。对伞靴的优化进行了生物力学探索。研究了着陆稳定性问题。针对外伤性视网膜脱落开展研究，发现当冲击能量高于0.47J时，应力波在眼内传播将导致视网膜裂孔的产生；冲击过程中负压对视网膜造成明显的牵拉作用，是视网膜脱落的根本原因。此外，针对眼爆炸伤进行了研究，确定了爆炸物的安全范围以及不同爆破压下眼组织的损伤情况。针对空间微重力环境下骨质疏松和对抗方法，建立了一套检测模拟失重效应下骨变化的检测和评价方法，发现主动运动训练优于被动运动的对抗效果。在骨肌生物力学领域，开展了膝关节及ACL重建的生物力学建模及模拟研究。发现了椎间盘置换术能够克服融合术所引起的相邻节段退变，从生物力学角度分析了混合（融合+置换）手术的可行性。提出了改进的骨重建过程模拟方法。发展了力生物学实验技术，研发了创新型血管、心肌、软骨细胞组织工程反应器和细胞力学实验系统。发现了不同应力对于大鼠骨髓间质干细胞内皮向、心肌向、成骨向分化、神经导向生长、血管平滑肌BK通道、牙周膜细胞调控机制影响的力生物学规律。开展了材料对细胞影响的研究。表明纳米羟基磷灰石促进了神经突起的导向生长。 HA/Col复合材料可诱导rBMSCs向成骨细胞方向分化，生物材料和化学因素的联合作用更好地诱导rBMSCs向成骨细胞方向分化。张应变和羟基磷灰石/胶原材料的联合作用更好地诱导rBMSCs向成骨细胞方向分化。提出相对于孔隙率，组织工程支架材料渗透率与细胞生长的关系直接相关。探索了纳米TiO2纳米颗粒的生物学效应。提出并系统开展了应力影响可降解生物材料降解动力学特性的研究，发现牵张、压缩以及动态压缩、动态牵张或复合载荷影响PLA、PGA等不同可降解生物材降解动力学的规律，并且影响降解材料带药涂层药物缓释动力学规律。

成果综合统计