研究患者骨质量差异对单髁膝关节置换（unicondylar knee arthroplasty，UKA）假体稳定性的影响。

建立UKA有限元模型，以个体化UKA骨肌多体动力学模型预测的膝关节内侧力和关节运动作为边界条件，量化研究5种不同骨质量情况对胫骨近端von Mises应力、骨-假体固定界面接触应力以及骨-假体固定界面微动的影响。

骨质量差异对胫骨近端von Mises应力和骨-假体固定界面接触应力的影响并不明显，骨质量强度相差最大的两组模型间胫骨近端von Mises应力峰值相差不超过5%，骨-假体固定界面接触应力峰值相差仅2.37 MPa。但是骨质量强弱对骨-假体固定界面微动的影响显著，弱骨质量更容易引起骨-假体固定界面微动的变化。相比中性骨质量患者，弱骨质量患者在20%步态周期时假体固定界面微动增加了84.67%。

骨质量较弱的UKA患者假体松动风险更高。建议医生应谨慎选择手术策略，以降低UKA术后翻修率。

探究单腿站立姿势控制与踝跖屈肌力稳定性的相关性，为提升人体姿势控制能力提供新的理论依据。

随机选取20名健康男性大学生作为实验对象。采用iBalance平衡测试仪与训练系统测试单腿站立的足底压力中心（center of pressure，COP）轨迹数据；采用CON-TREXMJ多关节等速测试与训练系统测试踝跖屈肌收缩期间的力矩振幅数据。采用单因素重复测量方差分析组间踝跖屈肌力矩振幅的标准偏差数据；采用Pearson相关系数进行相关性研究。

踝跖屈肌执行的肌力稳定任务强度越大，力矩振幅的标准偏差越大；无干扰单腿站立下，C90面积与10%踝跖屈肌最大任意收缩（maximum voluntary contraction，MVC）力矩振幅的变异系数（coefficient of variation，CV）（r=0.761，P<0.05）呈正相关。干扰视觉单腿站立下，C90面积与30%踝跖屈肌MVC力矩振幅CV（r=0.632，P<0.05）呈正相关。干扰本体感觉单腿站立下，C90面积与20%踝跖屈肌MVC力矩振幅CV（r=0.583，P<0.05）呈正相关。

随着踝跖屈肌执行的肌力稳定任务难度加大，肌力稳定性降低；踝跖屈肌力稳定性与单腿站立姿势控制能力存在正相关关系。相较于无干扰情况，在视觉、本体感觉干扰下，额外的信息传入减少或受到干扰，人体维持身体平衡的难度加大，踝跖屈肌需要更高发力模式下的肌力稳定性来参与人体单腿站立的姿势控制。

为实时监测和评估对肌肉力量，设计并验证了一种基于肌肉围度变化的可穿戴肌力监测系统。

6名非体育专业健康大学生穿戴基于肌肉围度变化的监测护具进行等速肌力测试，实时获取等速运动过程中肌肉围度变化数据。将肌肉围度随时间变化曲线分析处理后的结果——肌肉围度变化峰值（peak muscle perimeter change，PP）、肌肉围度变化速度峰值（peak velocity of muscle perimeter change，PVP）和单次运动肌肉围度变化随时间积累（accumulation of muscle perimeter change，AP）与等速肌力测试所获得峰值力矩（peak torque，PT）、单位体重的峰值力矩（PT to body weight ratio，PT/BW）、0.18 s时力矩（T0.18）和做功疲劳度（endurance ratio，ER）进行皮尔逊相关性分析，验证可穿戴系统对肌力实时监测的可靠性。其中，肌肉围度变化通过手臂和腿部可穿戴护具进行采样，肌肉围度监测位置分别对应上臂肱二头肌发力时肌肉围度变化最大处以及膝盖上方股四头肌发力时肌肉围度变化最大处。等速肌力测试采用Biodex System 4 pro设备进行肘、膝关节测试。

动态肌肉围度变化可以用来监测人体的肌肉力量水平。当进行等速运动时，手臂肌肉围度变化与肘关节肌肉力量指标呈显著相关（P≤0.01），最大相关系数为0.91；腿部肌肉围度变化与膝关节肌肉力量指标呈显著相关（P≤0.01），最大相关系数为0.99。

该可穿戴肌力监测系统具有较高的可靠性和可重复性，可以用于等速运动过程中肘关节和膝关节肌力的实时监测。

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。

探究慢性踝关节不稳小鼠模型步态行为特点，为慢性踝关节不稳的机制研究以及治疗效果评估提供参考。

选取30只C57BL/6J雄性小鼠随机分为对照组（n=15）和损伤组（n=15）。对照组左侧踝关节做假手术，损伤组左侧踝关节同时离断距腓前韧带和跟腓韧带。使用TreadScan被动步态分析仪分析各组步态参数。

与对照组相比，损伤组平均站立时间以及站立时间百分比分别上升28.43%（P<0.05）和23.07%（P<0.05），而平均摇摆时间和摆动时间百分比分别缩短50.63%（P<0.001）和19.75%（P<0.01）。损伤组平均制动时间和平均跨步时间也分别缩短18.37%（P<0.01）和37.86%（P<0.001）。损伤组步长和前、后步宽分别缩短36.96%、13.66%和8.10%。损伤组运动总速度和瞬时速度分别下降8.05%和11.12%，步频反而上升51.41%。损伤组平均足印面积和平均最大站立面积分别下降8.8%和13.24%，足压仅下降3%。损伤组足底压力分布不均匀，后足足底压力下降更为明显，尤其是右后象限下降13.92%。

慢性踝关节不稳小鼠在运动过程中会采取更加保守的步行模式，通过减少运动量和降低运动幅度以提高步行的协调性和稳定性。

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。