研究6岁儿童乘员后倾坐姿在正面碰撞中胸腹损伤风险，为儿童乘员约束系统研发提供参考。

应用具有详实解剖学结构且经过验证的3种坐姿6岁儿童乘员生物力学模型，加载某运动型多用途汽车碰撞试验中的减速度曲线，分析儿童乘员坐姿对其胸部运动轨迹、胸部加速度、胸腹部压缩量、胸腹部黏性指数（viscous criterion，VC）、胸腹部内脏器官应变以及脊椎应力的影响。

3种坐姿下6岁儿童乘员胸部运动轨迹在Z向呈现差异性，随着儿童乘员上躯干角度增加，胸腹部运动学损伤参数呈递增趋势。与105°标准坐姿相比，120°、135°坐姿下胸部VC分别增加67%和113%，腹部VC分别增加10.7%和25%。胸部内脏组织损伤风险与坐姿角度呈负相关，腹部内脏组织损伤风险与坐姿角度呈正相关。脊椎损伤机制主要为压缩-弯曲损伤。

儿童约束系统防护评价应综合考虑胸腹部运动学参数、内脏器官生物力学参数以及脊椎损伤风险。研究结果对智能驾驶系统中6岁儿童乘员约束系统研发及乘员保护策略制定具有重要的应用价值。

探究前交叉韧带重建（anterior cruciate ligament reconstruction，ACLR）术后0、15 d股骨受到垂直向下压力时膝关节内应力分布。

建立添加黏弹性材料属性的人体膝关节三维有限元模型。采用拟合蠕变曲线的方法获取软骨、半月板、韧带和前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）移植体的一维Prony黏弹性本构模型参数。估计ACLR术后15 d移植体黏弹性材料属性参数，模拟分析股骨受到垂直向下1.5 kN压力时，持续1 s与600 s后膝关节韧带、ACL移植体、关节软骨与半月板von Mises应力分布。

ACLR术后15 d移植体的初始松弛模量与平衡模量依旧高于人体ACL，ACL移植体所承受的应力相比健康ACL更高。尽管移植体的力学特性在ACLR术后降低，但股骨受到垂直向下施加压力1 s或600 s对软骨与半月板影响均较小。

ACLR术后，站立等负重康复训练中膝关节所受垂直向下载荷对关节软骨及半月板影响较小，且对移植体纤维再生具有促进作用，故可作为术后早期较为稳妥的康复方案。移植体制备需综合考量其弹性与黏性特性；松弛模量与黏度系数高于健康ACL的移植体，可更有利于维持术后早期膝关节稳定性。

探讨钛酸铜钡（BaCuTiO₄）压电涂层结合低强度脉冲超声激活其压电-催化协同效应在治疗植入体感染中的应用。

使用水热合成法在Ti-6Al-4V材料基体表面制备BaCuTiO₄涂层，利用扫描电镜检测涂层表面形貌；通过压电力显微镜表征其压电性能。采用耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）生物膜体外模型，并以BaTiO₃涂层为对照组，在施加低强度脉冲超声（1.0W/cm²，1 MHz，10 min）干预后，通过平板计数法评估细菌存活率；通过共聚焦显微镜观察生物膜情况，评估BaCuTiO₄涂层的生物膜清除能力；通过罗丹明b检测活性氧的生成情况，评估BaCuTiO₄涂层催化生成活性氧的效率。

铜掺杂显著降低了涂层的压电系数（从17.7 pm/V降至7.8 pm/V），使其压电性能更接近天然骨组织要求。在低强度脉冲超声激活下，BaCuTiO₄涂层使活性氧的生成效率提高了67.5%，同时能够有效破坏并清除MRSA形成的生物膜，其抗菌率达到90.5%。

BaCuTiO₄涂层通过压电-催化协同机制，实现了高效抗菌和生物膜清除功能，同时其压电性能与天然骨组织匹配，有助于植入体的骨整合。

研究自体动静脉内瘘（autologous arteriovenous fistula，AVF）血流动力学特征，为降低其狭窄率提供理论依据。

针对AVF优化模型，进行了基于双向流固耦合的仿真研究。通过分别模拟不同吻合角度模型在逆行（汇流）和顺行（分流）两种血流模式下的情况，分析1个心动周期内不同时刻、不同吻合角度内瘘中血管流场与壁面剪切力（wall shear stress，WSS）的分布。

在汇流模式下，60°吻合角度模型WSS<1 Pa的面积最小，为7.027 mm²，且45°、60°和90°吻合角度模型在涡流尺寸和强度上差异并不显著。在分流模式下，45°吻合角度模型WSS<1 Pa的面积最小，为9.079 mm²。但60°吻合角度模型涡流强度和涡流分布面积最小；此外，60°、45°吻合角度模型WSS<1 Pa的面积仅差2.661 mm²。

无论内瘘的流动模式是汇流还是分流，建立60°吻合角度内瘘更有利于降低动静脉内瘘中血管狭窄的发生风险。

探讨脑脊液在脊柱侧弯患者中对脊髓的保护作用，评估其在重力牵引手术过程及日常生活中的缓冲效果，为脊柱侧弯的手术规划和术后康复提供理论依据。

建立脊柱-脊髓三维耦合模型，模拟重力牵引手术和日常生活两种情境下的脊柱生物力学响应，对有脑脊液和无脑脊液两种条件进行对比分析，定量分析脑脊液的缓冲作用。

在重力牵引手术模拟中，脑脊液显著降低了脊髓的应力和变形，脊髓白质与灰质的应力平均降低65%~90%，变形降低70%~95%。在日常生活情境中，脑脊液对脊髓的保护效果在左右屈和前后屈方向更为显著，应力降低幅度达60%~85%。但在扭转方向上，脑脊液的缓冲作用相对较弱，应力降低幅度仅为10%~25%。

脑脊液在重力牵引手术和日常生活中均能显著减小脊髓的应力与变形，降低损伤风险。

运用样本熵（sample entropy，SEn）探究人体站立平衡能力及其随时间尺度的平衡控制特征，揭示不同支撑条件与站立任务对平衡调节机制的影响。

22名青年（男、女各11名）分别在硬、软支撑面上完成双腿、左腿、右腿站立各30 s。采集压力中心前后、左右方向数据，计算SEn、熵半衰期（entropic half-life，EnHL）及熵变化率。

男性左腿站立于软支撑面时，前后与左右方向EnHL存在显著性差异（P<0.05）；男、女性右腿站立于软支撑面时，前后方向EnHL也有显著性差异（P<0.05）；所有站立条件下，男、女性EnHL均大于100 ms；单腿站立于软支撑面时，男性前后、左右方向SEn显著高于女性（P<0.05）；双腿站立于硬支撑面时，男性熵变化率为-0.005，提示其重心后移且姿势调整较少。另外，男、女性双腿站立于软支撑面左右方向到达EnHL的时间分别为194、192 ms；女性前后方向具有更短的EnHL时间（168 ms）。当站立支撑面发生改变对EnHL的影响较小。

本体感觉减弱可能导致性别间不同肢体的平衡控制策略有所变化：男性更倾向于向前调整，而女性则更倾向于向后调整。双腿站立时性别对平衡控制稳定性影响不明显，但在特定条件干扰下，男性可能需要更多的干预和调整以维持平衡。

探究并联毛细管束仿生理阻抗的可行性及其定量表征方法，为各类体外循环研究提供个性化阻抗模拟方案。

基于并联流阻及管内流动方程，设计制作毛细玻璃管束阻抗模块。类比电阻测试法，通过恒定流动实验分别对毛细管束以及球阀阻抗进行标定。搭建单支路体外循环系统，测试不同输入流量波形下循环各节点压力和流量参数，并构建与实验相对应的0D-Windkessel计算模型。通过调节阻抗及顺应性参数，使计算压力和流量波形与实验中的压力、流量波形相匹配，并利用模型反馈阻抗值验证毛细管束阻抗在脉动实验中的准确性。

恒流标定实验结果表明，毛细管束阻抗在较大流量的区间内能够保持阻抗不随流量改变。进一步将毛细管束阻抗接入脉动循环中，计算模型采用与阻抗恒流实验相同的毛细管束阻抗时，所得压力、流量波形与脉动实验测定结果吻合较好；而相同阻值的球阀布置到脉动实验中时，计算模型所获近端和远端值却相差1倍，且末端计算流量波形与实测波形有较大差异。

毛细管束阻抗具有阻抗不随流量改变的特性，标定方法简单；经恒流实验标定后可直接用于脉动流实验，可为各类医疗设备测试提供定量化的脉动循环工况。

探讨视力障碍（vision impairment，VI）对偏瘫患者步态的影响，评估其行走能力和跌倒风险，并为制定有效的康复策略提供依据。

纳入30例偏瘫患者，依据视力受损程度分为视力未受损组、轻度视力障碍组和严重视力障碍组。使用Qualisys动作捕捉系统和Kistler三维测力台收集患者未经屈光矫正条件下的步态数据，同时对患者平衡能力进行评估。而后对步态和评估数据进行统计分析，以比较组间差异。

与视力未受损组相比，轻度视力障碍组、严重视力障碍组偏瘫患者的步长、对称性、步速间均存在显著差异。随着VI加重，患者步态异常更为明显，步态周期中双脚支撑相、患肢摆动相占比更长，患肢单支撑相占比更短。与视力未受损组相比，轻度视力障碍组、严重视力障碍组偏瘫患者足底压力（center of pressure，COP）、COP对称性间存在显著性差异，步态异常加剧；伯格平衡量表（Berg balance scale，BBS）评分显示，视力未受损组与严重视力障碍组间存在显著性差异，提示视力受损组平衡能力更差。

VI对偏瘫患者步态和行走能力产生了显著的负面影响。本研究强调在偏瘫患者康复中应重点关注VI的影响，定期进行视力评估及个性化干预，这对于提升患者步行质量具有重大意义。