调查健康青年在不同跨越障碍策略下的人体动态平衡能力，为防跌倒训练和公共设施设计提供理论依据。

20名健康青年使用F-scan足底压力分析鞋垫进行实验。受试者被要求针对3种不同高度与宽度组合的障碍物，以优势足为先行足，非优势足为跟随足，分别采用横跨和纵跨两种方法进行跨越，并采集足底压力数据。

不同跨越策略对先行足COP_ML调整速度、95%置信圆面积、ML振幅和AP振幅产生显著影响（P<0.05）。不同跨越策略对跟随足COP_ML调整速度、95%置信圆面积、最大摆动和最小摆动的差异产生显著影响（P<0.05）。先行足在横跨和纵跨时，在不同高度和宽度下平衡参数值差异有统计学意义（P<0.05），平衡参数值会随高度增高而变大，也会随宽度加宽而变大。跟随足在纵跨时，在不同高度下平衡参数值差异有统计学意义，平衡参数值会随高度增高而变大，但在横跨时平衡参数值差异没有统计学意义（P>0.05）。

健康青年在纵向跨越障碍物时，先行足的平衡能力优于横向跨越，与优势足的运动习惯和日常活动模式相符。而非先行足在横向跨越时表现出更稳定的足底压力分布，可能与更大的触地面积和更均匀的重心分布有关。

为阐明钛表面改性对未成熟树突状细胞（immature dendritic cells，imDCs）免疫功能的调控，在钛表面构建不同晶相纳米形貌，探究imDCs对钛表面不同晶相纳米形貌的力学生物学响应。

通过阳极氧化和煅烧的方法在钛表面构建不同晶相的纳米形貌；将imDCs培养于不同晶相纳米形貌的钛基底上后，通过荧光染色观察不同晶相纳米形貌上imDCs细胞骨架F-actin、黏附及形态的变化；采用实时荧光定量PCR检测黏附分子的表达量；利用活细胞实时成像观察imDCs的迁移行为；通过荧光偏振法检测imDCs的膜流动性。

经阳极氧化和煅烧在钛表面获得了不同晶相纳米形貌，分别为非晶相、锐钛矿和金红石。不同晶相纳米形貌上imDCs的细胞骨架发生重塑，锐钛矿晶相上细胞的铺展面积相对较小，为（353.3±148.5）μm²；黏附的细胞数量最多，为（587±132）个，黏附分子CD11a、integrinβ2、ICAM1、VCAM1的表达量也增加；细胞迁移能力较强，累积迁移距离为（383.6±177.7）μm，欧式迁移距离为（51.82±50.13）μm；膜流动性相对较弱，荧光偏振度为0.348 5±0.041 8。

imDCs能对钛表面不同晶相纳米形貌产生响应，表现出不同的生物力学行为。研究结果为设计具有免疫调控功能的钛生物材料提供理论依据。

针对传统物理信息神经网络（physics-informed neural network，PINN）在处理血流边界条件约束时的局限性，提出一种基于硬边界约束物理信息神经网络（hard boundary-constrained physics-informed neural network，HBC-PINN）的改进方法，实现对狭窄动脉血管内血液流场的精确预测。

首先建立理想化狭窄血管几何模型并进行计算流体动力学模拟以获得验证数据集。根据硬约束方法设计合适的边界相关试函数以将流动边界条件嵌入网络输出中，从而构建采用硬边界约束方法的HBC-PINN模型预测狭窄血流的速度场和压力场。同时还构建了采用软约束方法的原始PINN模型作为对比，通过评估两种模型在验证数据集上的准确性，验证不使用任何标记数据训练下HBC-PINN模型模拟血流动力学的能力。

确定了HBC-PINN方法在狭窄血流动力学参数预测任务中的有效性。两种不同狭窄情况下HBC-PINN预测的流向速度和压力的相对L₂误差均低于0.5%，相比原始PINN模型精度提升了48.8%以上，垂向速度的预测精度同样提升了超过35.4%。

在PINN建模过程中实施边界条件硬约束可以有效提高对血流动力学参数的预测精度和模型求解效率。

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。

研究脂双层流动性对β1整合素-CD40L相互作用及所介导的癌细胞接触面形成的调节机制。

通过调节含有N-二硫代乙酰胺修饰的二油酰基甘油酰胺（DGS-NTA）含量，制备具不同流动性支撑脂双层膜。膜的功能化通过在膜上锚定具荧光标记的CD40L来实现。通过共聚焦显微成像与荧光恢复后光漂白实验，观察PC9细胞与功能化脂双层间的接触面形成，利用Zhu-Golan散点图提取黏附分子二维动力学数据。

DGS-NTA含量与扩散系数呈负相关，膜的高流动性促进CD40L在接触面内聚集，扩大接触面积。对应于具有高、中、低流动性的3种脂双层而言，β1整合素-CD40L复合物的二维解离常数（2D K_d）分别约为13、31、65 molecules/μm²。

高脂双层膜流动性促进游离CD40L分子扩散并聚集到细胞接触面内，导致β1整合素-CD40L相互作用及其介导的细胞接触面稳定性增强。

研究内侧副韧带（medial collateral ligament，MCL）松解对全膝关节置换（total knee arthroplasty，TKA）术后下蹲运动的影响，为膝关节置换术中韧带松解提供参考数据。

基于志愿者CT和MRI图像，建立包括骨组织以及主要软组织的自然膝关节三维几何解剖模型。模拟TKA手术建立人工膝关节有限元模型，分别模拟MCL上端、下端和两端松解30%后下蹲运动，并提取膝关节屈曲0°~135°运动特征数据。

不同部位松解对膝关节下蹲运动的影响不同。下端松解后，股骨相对胫骨的内移、后移、上移和内收分别增大13.74%、3.83%、9.74%、2.37%，外旋减小36.8%；上端松解使内移、后移分别增大10.65%、10%，上移、内收和外旋分别减小4.52%、33.89%、67.1%；两端松解后，内移、后移和上移分别增大14.77%、9.39%、22.56%，内收和外旋分别减小15.62%、47.3%。

MCL松解后，股骨相对胫骨的内移、前移、上移、外展增大，外旋减小。下端松解对股骨的这些运动影响最小，优势明显。

采用计算流体力学方法分析马拉松游泳比赛中不同位置跟游时的流体阻力特性，为比赛和训练中选择最佳跟游策略提供理论依据。

通过三维人体扫描技术建立多人体游泳模型，调整运动员之间的横向和纵向间距，形成5种不同的编队模型（I、A、V、L及H型）。使用ANSYS Discovery Live软件，对不同编队模型的整体游进阻力及个体运动员的游进阻力进行模拟计算。

I3型编队具有整体减阻的效果，总阻力减少了55.21%，其他编队方式总体阻力都增加，不具有整体减阻效果。V型编队的整体阻力增加最多（31.88%）。跟游时，阻力最小位置是I3型编队中的末端位置；阻力最大位置是L型编队中间位置。领游时，A型编队领游运动员受到的流体阻力显著大于单独游进时的阻力（P<0.05）。

纵向编队跟游的减阻效果最佳，3人纵向编队的末端位置减阻效果最佳。综合考虑战术和减阻效果时，应避免处于横向编队中间的位置游进。

探讨轴向压缩载荷倾斜和前屈力矩对腰骶椎前、后剪切刚度的影响。

采用6例新鲜尸体腰骶椎标本（L5~S1）进行实验，分别模拟腰骶椎完整、双侧小关节4 mm间隙、前路切开纤维环摘除髓核及离断内层纤维环（椎间盘损伤）3种状态，施加垂直于L5~S1椎间盘300 N轴向压缩载荷，以及前下倾斜10°或20°压缩载荷300 N，通过材料试验机对L5~S1进行前、后方向剪切试验（前：0~250 N/后：-50~0 N）。在5 N·m前屈力矩作用下，重复以上剪切试验。使用三维运动测量系统测量L5与S1之间相对运动。

对于腰骶椎完整状态，轴向压缩载荷的前倾并不显著改变节段的前或后剪切刚度，但施加前屈力矩后前剪切刚度平均增加了49.3%。随着结构依次切除，腰骶节段的前或后剪切位移逐级增加，剪切刚度依次降低，尤其是小关节间隙切除合并髓核摘除后，在轴向压缩载荷复合前屈力矩作用下，前剪切刚度由完整状态的939 N/mm显著减小到224 N/mm，后剪切刚度也由完整状态的572 N/mm减小为217 N/mm。在低载荷区间，在轴向压缩载荷前倾或复合前屈力矩作用下，不同结构状态前、后剪切刚度之间的差异均没有显著性。

研究结果支持了临床上腰骶椎前凸降低、骨盆后倾可适度维持节段剪切稳定性的观点，但是随着脊柱退变的进展，这种代偿能力可能会逐渐下降甚至失效。

通过实验研究骨骼肌优异性能背后的生物和作用机制，为开发性能比肩骨骼肌的柔性驱动器提供科学依据。

通过对青蛙骨骼肌制成的实验样品施加电刺激作用引起收缩，然后对其施加拉伸载荷进行测试，从骨骼肌尺寸、肌腱和肌外膜3个方面分析骨骼肌收缩长度和输出力等驱动性能与其结构之间的关系。

骨骼肌样品在无负载和承受50%自身最大输出力负载时的收缩长度分别约为28.92%和20%，而且当骨骼肌所受负载不大于其最大输出力的20%时，它还具有快速复位（约1.25 s）的特性；对比无活性的肌腱，有活性肌腱可以提高约19.68%的收缩量；肌外膜的完整性也可以很好保护骨骼肌的力传递效率。

通过模仿骨骼肌的结构和生物力学特性，柔性驱动器可以具有更好的驱动性能，这将极大地促进仿生机器人的发展。