学术背景 在组织修复过程中，慢性缺氧（chronic hypoxia）会对干细胞的功能产生负面影响。骨膜干细胞（Periosteal Stem Cells, PSCs）作为骨修复的主要贡献者，其功能在缺氧条件下的变化尚不明确。尽管缺氧在组织修复早期可能对某些干细胞有益，但长时间的缺氧会引发细胞凋亡（apoptosis），从而阻碍骨再生。因此，开发一种能够根据时间需求精确调节氧气供应的系统，对于优化PSCs功能、促进骨再生具有重要意义。 本研究旨在解决以下问题： 1. 缺氧对PSCs的时效性影响：缺氧在何时从有益转为有害？ 2. 智能氧气供应系统的开发：如何设计一种能够远程控制氧气释放的系统，以应对缺氧对PSCs的负面影响？ 3. 血管生成与骨再生的协同作用：如何通过药物（如普伐他汀，Prav...

聚酰亚胺纤维表面修饰促进韧带-骨愈合的研究 学术背景 前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament, ACL）损伤是全球范围内常见的运动损伤之一，每年约有1/1250的人需要进行ACL重建手术。目前，ACL重建的主要方法包括自体移植和异体移植，但这些方法存在免疫排斥和供体部位并发症等问题。人工韧带，尤其是不可降解的聚合物材料，因其优异的机械强度和术后恢复快等优点，逐渐成为临床上的重要选择。然而，现有的人工韧带材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate, PET）在骨再生方面的生物活性不足，导致纤维包裹形成，阻碍了韧带-骨愈合，增加了手术失败的风险。 聚酰亚胺（Polyimide, PI）是一种具有优异机械性能、热稳定性和生物相容性的聚...

超声波背向散射技术在肌腱定量表征中的应用 学术背景 肌腱病（tendinopathy）是一种常见的肌肉骨骼系统疾病，其特点是肌腱的微结构、组成和细胞组织发生改变，导致疼痛和功能下降。肌腱病通常由过度使用引发，可能伴随血管增生、炎症、胶原纤维紊乱等多种病理变化。虽然肌腱病的早期诊断至关重要，但现有的诊断方法主要依赖于医生的经验，缺乏定量、客观的评估手段。超声波成像技术在肌腱病的诊断中已有应用，但其依赖医生的主观判断，无法提供定量数据。因此，开发一种非侵入性、定量的诊断方法对于肌腱病的早期诊断和治疗具有重要意义。 超声波背向散射技术（ultrasound backscatter technique）是一种基于超声波信号分析的定量方法，已广泛应用于骨骼、心肌等组织的表征。研究表明，超声波背向散射参...

雌激素缺乏对血管化和矿化动态的影响——基于新型3D人类化血管化骨类器官模型的研究 学术背景 骨质疏松症（osteoporosis）是一种常见的骨骼疾病，尤其在绝经后女性中发病率较高。骨质疏松不仅表现为骨量减少，还伴随着骨矿物质成分的变化。雌激素（estrogen）在维持骨稳态中起着关键作用，其缺乏会导致骨重塑失衡，骨吸收超过骨形成，进而引发骨质流失。尽管已有研究揭示了雌激素缺乏对成骨细胞（osteoblast）矿化沉积、骨细胞（osteocyte）机械敏感性以及骨细胞调控破骨细胞生成（osteoclastogenesis）的影响，但现有体外骨模型大多忽略了血管细胞在骨质疏松病理中的作用。血管化是骨形成的关键步骤，尤其是在软骨内骨化（endochondral ossification）过程中，...

建筑工人穿戴膝关节外骨骼辅助平衡与工作任务评估 背景介绍 建筑工人在危险的工作环境中面临着严重的安全和健康风险，尤其是在高处施工时，长时间的站立和跪姿可能会导致膝关节损伤、肌肉骨骼疾病以及视觉干扰等因素影响工人的平衡能力。为了防止跌倒和其他工伤事故，研究人员开始关注如何通过技术手段提升建筑工人在这些高风险环境中的平衡能力。膝关节外骨骼（knee exoskeleton）作为一种可穿戴设备，被认为是一种有潜力的干预措施，可以减少膝关节的负荷，帮助工人在各种工作姿势中保持平衡。 本研究的核心在于探讨下肢关节，特别是膝关节，在站立和跪姿中对神经平衡控制策略的影响。同时，研究还评估了高处环境和膝关节外骨骼对建筑工人姿势平衡及焊接任务表现的影响。通过虚拟现实（VR）和混合现实（MR）技术，研究人员模拟...