探索更精确的生物组织与生物材料力学特性测试方法，开发新的测试设备，对于认识生物组织结构、揭示组织韧度机理、深入理解组织功能和优化植入式医疗器械都具有重要意义。超声共振谱法是一种公认的精确测量高Q值复合材料弹性常数的无损检测方法，独特之处在于单次测量就能获得全部弹性常数和力学参数，测量结果高度可重复，但是该方法对测试材料的形状与硬度有极高要求，大大限制了其在生物医学领域的应用。为了克服上述缺陷，牛海军教授与Pascal Laugier教授在RUS测量方法、设备及其在生物组织应用领域开展了系列的合作研究。通过μ-CT组织图像重建和基于有限元的固有频率计算，结合LM算法进行弹性系数反演，突破了该方法在非规则材料样本方面的应用限制；通过经验模态分解法结合共振谱先验信息选择固有模态函数分量，提高了算法的计算效率和低Q值材料力学参数估计的可靠性；通过建立弹性常数的贝叶斯模型，结合粒子群优化克服计算过程对初始值设定的敏感性，进一步拓展了在高阻尼材料测量方面的应用。合作成果已经成功应用于骨组织力学特性的精确测量，为生物硬组织材料的研究与人工假体的构型设计提供了更多依据。上述合作研究在骨超声研究国际会议上（ISUCB2019）做了特邀报告，并被超声领域知名国际会议IEEE IUS2019接受为口头报告。
博士研究生樊璠、王蕊、张强，硕士研究生沈飞分别为系列论文的第一作者，牛海军教授为通讯作者，Pascal Laugier教授为合作作者(已被聘为生物医学工程高精尖中心首席科学家)。上述工作同时得到多项国家自然科学基金项目的资助，该方法与设备的研究可为生物组织材料的设计、制备与评价提供更精确的力学特性测量手段。
（审核：韩慧瑜）
编辑：贾爱平
