一定强度的机械作业振动、汽车振动、声波特别是次声波振动等都会对人体造成生理功能改变,甚至病理性损伤。有研究认为,这些改变和损伤的始动机制与生物共振有关。一定能量的共振可导致器官变形、移位、甚至破裂;另一方面共振刺激躯体感受器,刺激传到人体中枢神经系统相关部位,会引起一系列功能和形态改变,最终影响组织分子结构、生物氧化和能量代谢过程,以至危及性命。胸腹腔内包括循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统等的重要器官,如心、肺、胃、肝、肾、肠道等,胸腹器官损害直接影响生命体征甚至性命,因此有必要了解胸腹器官的共振及其损伤的生物力学机制,这对研究生物体共振损伤的防护和救治有极其重要的意义。研究目的　本文首先明确不同种属动物胸腹器官共振频率(resonance frequency,RF)、低频振动特性、影响器官RF的因素以及是否存在种属差异性,然后明确共振导致的生理功能变化和器官损伤,并明确其相关生物力学机制,为胸腹器官共振损伤的防护和救治研究奠定基础。主要步骤和方法　1.测量大鼠和家兔胸腹器官的RF及低频振动特性动物麻醉后,将加速度传感器固定于脏器表面。用锤击法(hammering method,HMM)测量分析大鼠各器官胸背方向的RF和频谱响应,用正弦扫频振动法(sine sweeping-frequency vibration method,SSVM)测量家兔各器官和大鼠肝脏胸背方向的RF和幅频特性。2.观察共振致大鼠和家兔生理功能变化和器官损伤情况选定两个在胸腹器官RF附近的频率点和一个远离RF的频率点,通过振动台持续施加振动,对比动物在各频率点各时间点的生理功能变化情况,振动6h后解剖动物,取标本作光镜观察,察看器官的损伤情况。3.探讨器官损伤的力学机制通过测量相邻或相连的胸腹器官振动相位差,以及根据各器官振动幅值,分析器官之间相对运动造成碰撞或牵拉受力情况;根据器官材料力学特性和碰撞挤压情况,通过建立有限元(Finite Element,FE)模型,用计算机仿真分析导致器官损伤的生物力学机制。主要结果和结论　1.大鼠胃、肾、心、肠、肺、肝的RF分别为7.0Hz、6.6Hz、4.8Hz、3.6Hz、3.2Hz、3.0Hz,家兔胃、肾、心、肠、肺、肝的RF分别为8.0Hz、7.0Hz、6.0Hz、6.0Hz、5.0Hz、7.0Hz;器官在其RF附近的频率范围都会出现振幅激励现象,对每个器官施加频率接近或等于其RF的振动,都能引起较大幅度的共振,都有可能造成器官损伤或功能性损害;大鼠和家兔胸腹器官的RF和MAMP与动物体重、器官质量、器官体积之间无明显相关性;不同种属动物之间相同器官的RF存在差异;可以通过改变器官的约束条件或材料力学特性来改变器官的RF和振幅;胸腹器官发生共振时密度小的器官比密度大的器官振幅大。2.共振会引起大鼠和家兔的血压、脉搏、呼吸在振动1min时迅速升高,1~3min达到最大值,之后逐渐下降,30min后低于正常值;共振会造成大鼠和家兔体温调节能力下降;肺是大鼠和家兔胸腹器官共振造成损伤的主要靶器官。3.家兔胸背方向以5Hz频率正弦振动时心-肺相位差明显比胃-肠、肝-肠、肾-肠的相位差大;共振时相邻或相连器官的相位差越大,它们发生碰撞挤压或牵拉时相对速度就越大,其相互作用能量就越大,器官就越容易引发损伤;共振时非均质材料器官比均质材料器官更容易引发损伤;共振时器官同时受到碰撞挤压比单纯受到振动更容易引发损伤。因此,共振易引起肺损伤的生物力学机制之一是共振时肺振幅较大,相邻器官的相位差较大,从而造成器官碰撞挤压,同时与肺本身材料非均质性易导致内部毛细血管破裂有一定关系。综上所述,生物体胸腹器官共振会引起生物体生理功能改变和器官损伤,损伤的生物力学机制之一是共振时器官振幅较大,相邻器官的相位差较大,从而造成器官碰撞挤压,同时与器官材料特性有一定关系。