地区：上海市 宝山区
关键词：北京航空航天大学;香港理工大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004591
成果描述：
| 该项目属于数理力学中的生物力学领域。足踝生物力学对于揭示足踝损伤及防护机理，指导足踝疾病治疗与康复，具有重要的理论意义。在交通、运动、航空航天、乃至日常生活中，人体足踝损伤与防护是重要的医学与健康问题，存在着足踝损伤频繁、损伤机制不明、治疗康复有效率偏低、伞兵着陆损伤率较高等问题。其主要原因是缺乏对足踝结构及力学特性、运动方式与足踝损伤及足踝骨骼疾病间关系的深入、定量化研究，缺乏符合解剖生理特征的足踝生物力学模型。在国家自然科学基金等项目支持下，完成人之间长期合作，开展足踝生物力学研究方法、足踝损伤及防护机制、足踝骨骼疾病治疗与康复机理等研究，取得了如下主要发现。骨结构与损伤关系的生物力学机理:构建微观骨材料非线性、非均匀的本构模型，揭示了骨宏微观结构与力学特性间相互关系的规律，提出跨尺度骨结构分类、骨损伤评价和评测方法，建立了跨尺度骨生物力学建模仿真方法；师法自然，从探索啄木鸟头部抗冲击机理出发，发现了啄木鸟颅骨独特宏微结构对冲击损伤特有的防护机理。该发现可用于早期鉴别骨折高风险部位，为骨折修复和骨质疏松治疗提供依据，为探索足踝损伤和防护机制提供启示。被著名刊物J.Exp. Biol.选入Highlights作为“突出成果”介绍，还被收入2013年美国畅销的运动损伤著作，相关成果还被骨关节领域著名期刊Osteoporosis Int, J. Orthopaedic Research等正面引用及高度评价。着陆冲击损伤的骨结构、骨肌协同作用机制:着陆冲击、特别是伞兵着陆常常导致足踝损伤，而中国半蹲式跳伞着陆显著区别于西方滚翻式着陆，且缺乏相关生物力学机理研究，严重威胁伞兵的生命安全。该研究揭示了半蹲式跳伞足踝着陆冲击损伤的关节活动和肌肉协同作用的内在机制，发现了着陆冲击的偏利性原则和性别差异性规律，提出了生物力学瞬态稳定性概念及评价方法。相关论文为Hum Movement Sci创刊30年来季度内阅读量最多论文，为中国伞兵着陆损伤防护提供了重要的科学依据。足踝损伤与康复的生物力学机理：建立了完整精准、符合解剖生理特征的足踝生物动力学模型及“下肢-足踝-鞋”生物力学模型，揭示了拇外翻、糖尿病足等足部相关疾病的生物力学机理。成为国际足踝生物力学领域的标志性成果(10年来近70%的足踝生物力学相关SCI论文引用该成果)。该团队在骨肌生物力学领域已具较高国际影响，已成为国家自然科学基金创新群体和科技部重点领域创新团队。20篇主要论文他引1430次(SCI他引589次)，8篇代表作他引702次(SCI他引295次)。获国家发明专利8项，软件著作权3项，阶段性成果获教育部自然科学奖一等奖(2015)，应CRC出版社邀请出版专著Computational Biomechanics of the Musculoskeletal System。 |
