基于肌骨动力学与有限元耦合模型的脊柱生物力学研究应用进展

由于现代生活方式的改变与人口老龄化,近年来脊柱疾病发病率急剧升高。生物力学研究是评估脊柱相关疾病的重要内容,通过建模仿真的方法探究脊柱生物力学一直是重要的手段之一。目前,结合肌骨模型与有限元的方法成为脊柱生物力学的研究热点,因此,本研究对国内外使用肌骨模型与有限元相结合的方法探究脊柱生物力学特征的文章进行调研,系统阐述了该方法在脊柱相关疾病方面的临床应用进展,总结基于这种方法的建模方式,包括加载方法、杨氏模量、泊松比等参数设置,以及使用该方法在脊柱相关疾病上的评估应用。结果表明:基于肌骨动力学与有限元的方法,对探究人体在体运动时脊柱组织层面的应力应变、椎间盘内压力(intervertebral disc pressure, IDP)等情况,提供了一种多尺度评估方法,但该种方法目前存在模型构建时间长、研究动作单一、需要验证模型有效性不足等问题,是未来脊柱生物力学领域研究需要研究的方向。

下腰椎椎体在不同负荷下屈伸运动特点的分析

目的探索不同负重状态下直立位腰椎L_(3)、L_(4)椎体屈伸运动过程中体运动轨迹,分析负重状态下腰椎在体运动的规律和特点。方法招募2018年8月至2020年8月10名无症状的青年志愿者,使用双荧光透视系统DFIS与CT相匹配技术,经平扫CT获取L_(3)~S_(1)的图像进行三维重建。于放射线透视不同负重下0、5、10 kg完成下腰椎的前屈到直立到后伸动作获得X线影像,通过轮廓重叠实现二维到三维图像的匹配,还原下腰椎椎体的三维运动轨迹。结果下腰椎在前屈到站立位时:不同负重下腰椎椎体0、5、10 kg的X轴的运动位移分别为-1.05(-2.42,1.72)、0.63(0.15,4.26)、-0.39(-0.75,3.12)mm。X轴运动位移比较5 kg>10 kg>0 kg,差异有统计学意义(P<0.05)。γ角度分别为-0.26(-1.30,5.43)、0.93(0.24,5.42)、-0.95(-2.12,4.32)°。γ角度比较5 kg>0 kg>10 kg,差异有统计学意义(P<0.05)。下腰椎在站立到后伸位时:不同负重下腰椎椎体0、5、10 kg X轴的运动位移分别为0.90(-0.82,3.74)、-0.91(-1.55,4.26)、0.07(-0.92,3.25)mm。Z轴的运动位移分别为-0.25(-0.54,1.78)、0.40(-0.68,2.37)、-0.19(-0.92,1.03)mm。X轴运动位移比较0 kg>10 kg>5 kg,Z轴运动位移比较5 kg>10 kg>0 kg,差异有统计学意义(P<0.05)。α角度分别为0.91(-0.82,2.85)、-0.61(-0.14,3.79)、0.54(-0.82,3.87)°。γ角度分别为1.15(0.24,5.32)、0.92(-0.67,5.45)、0.65(-1.24,5.32)°。α角度比较0 kg>10 kg>5 kg,γ角度比较0 kg>5 kg>10 kg,差异有统计学意义(P<0.05)。结论负重5 kg下腰椎椎体在体运动的位移和旋转角度和0 kg相比差异有统计学意义,可能与腰椎退行性疾病有一定关联。下腰椎退行性疾病可能与X轴位移的关系更为密切。

骨巨细胞瘤多学科联合的诊治进展

骨巨细胞瘤（giant cell tumor,GCT）是一种临床常见的原发骨肿瘤,核转录因子κB受体活化因子配体（RANKL）的过度表达是其特征性发病机制。尽管该肿瘤被广泛研究,但侵袭性生物学行为和高局部复发率的特点,使其仍然是目前研究的热点。病灶刮除术是其首选治疗方法,对于刮除困难或术后复发风险高的病灶可行瘤体边缘切除术。

椎旁肌退变与矢状位力线的关系

背景:脊柱骨盆各参数间相互关联,其数值的改变与一些退行性脊柱疾病的发生、发展及患者症状密切相关。现阶段临床工作者关注术后冠状面与矢状面参数变化,以评价术后脊柱整体平衡性,而忽略了与椎旁肌的联系以及椎旁肌在脊柱退行性病变进程中的作用。目的:将已有描述椎旁肌退变与矢状位力线关系的研究进行全面汇总,并对脊柱退行性病变进程中骨性结构位置变化和椎旁肌退变的相互影响进行分析。方法:以“脊柱矢状面畸形,矢状位力线,脊柱骨盆参数,椎旁肌,退行性病变,人类尸体模型;影像学、磁共振成像”为中文关键词,在中国知网、维普、万方等中文数据库中检索,并以“sagittal spinal deformity,sagittal alignment,spinal-pelvic parameter,paraspinal muscle,degeneration,imaging,MRI”作为英文关键词,在Medline、PubMed、Web of Science等数据库中检索。通过阅读标题及摘要进行初步筛选,按纳入及排除标准筛选文献,最终共纳入78篇文献进行结果分析。结果与结论:(1)近年来研究者们开始注意到椎旁肌在维持矢状位力线稳定中具有相应作用,保护和改善椎旁肌功能可以延缓脊柱退行性变;(2)研究者运用不同方法检测椎旁肌退变程度,选取不同种类的矢状位参数来描述矢状位力线;在分析椎旁肌的退变和矢状面参数改变后,发现两者具有相关性,同时该相关性受年龄、种族等因素影响;(3)矢状位力线不良是决定椎旁肌退变重要的解剖因素,较大的骨盆投射角值为矢状位参数改变的危险因素,但较小的骨盆投射角值通过椎旁肌的代偿能力较小,更易出现矢状位失衡;(4)椎旁肌通过代偿机制持续影响矢状位力线,在脊柱退变进程中为了对抗脊柱失平衡,椎旁肌处于高负荷状态,引起疼痛、疲劳及萎缩退变。

综合护理干预对颈椎前路手术患者伤口愈合的影响分析

目的:分析综合护理干预对颈椎前路手术患者伤口愈合的影响.方法:本文随机选取2018年1月-2019年1月期间在我院接受颈椎前路手术治疗的患者78例作为实验对象,按照患者接受护理方案的不同分为接受常规护理的对照组和接受综合护理干预的观察组,每组各有患者39例,对2组患者伤口愈合情况等各项指标进行分析与比较.结果:观察组患者伤口愈合时间、住院时间明显短于对照组患者(P<0.05);观察组患者生活质量明显优于对照组患者(P<0.05);在颈部血肿、切口感染、神经损伤以及喉头水肿以及痰液聚集等并发症发生概率的比较上,观察组患者明显低于对照组患者(P<0.05).结论:在为颈椎前路手术患者实施护理服务的过程中,综合护理干预的运用促进了患者伤口的愈合,缩短了住院时间,提高了患者的生活质量,减少了各种并发症对患者造成的影响与伤害,是一种效果理想且显著的护理方案,值得在临床上给予广泛的推广以及应用.

腰椎小关节退变的相关因素及生物力学特点

背景:腰椎小关节退变近年来成为学者们研究的重点,认识腰椎小关节退变的危险因素对于预防以及减少脊柱损害具有关键性作用,并且了解其解剖结构对于治疗脊柱相关疾病及手术实施有着重要的指导意义。目的:简述腰椎小关节解剖学、组织学特性,总结能够引起腰椎小关节退变的相关危险因素。方法:利用计算机检索CNKI、万方、维普、PubMed、Elsevier和Web of Science数据库2018年3月至2019年9月有关腰椎小关节退变的文章,检索词为"腰椎小关节,关节囊,关节面方向,神经支配,骨性关节炎,生物力学,下腰痛,椎间盘退变,腰椎滑脱,腰椎退行性脊柱侧弯,lumbar facet joint,joint capsule,articulardirection,eneurosis,osteoarthritis,biomechanics,lowbackpain,intervertebraldisc degeneration,umbar spondylolisthesis,lumbar degenerative scoliosis"。查阅相关文章,包括综述、基础研究及临床研究,通过阅读标题及摘要进行初步筛选,排除与主题相关度低的文献,最终共纳入60篇文献进行结果分析。结果与结论:①腰椎小关节退变的主要危险因素包括年龄、性别、异常应力、关节面方向、关节不对称性、腰椎节段和椎间盘退变;②关节退变后会导致下腰痛、椎间盘退变、腰椎滑脱、退行性脊柱侧弯等临床疾病的发生和发展,严重影响患者的日常生活和工作,降低生活质量。因此,腰椎小关节在脊柱相关疾病的治疗中不应该被忽视。

腰椎间盘生物力学体内外研究的新进展

进行初步筛选,排除与主题相关度低的文献,最终共纳入67篇文献进行结果分析。结果与结论:①腰椎间盘的生物力学研究目前主要分为体外研究和体内研究;②体外研究包括动物标本实验、人类尸体标本实验、有限元分析,体外实验设计灵活,操作性强,但实验对象脱离人体生理环境,材料的力学特性存在差异,需要经过长期不断验证,筛选出在人体的适用性;③体内研究主要通过影像学手段,实时记录椎间盘在体运动受力形态变化,真实可靠,但受影像技术发展的限制,需要合理运用。最新出现的双平面荧光成像系统以及高速动态立体射线照相系统在这一领域具有独特优势,被越来越多的人所重视。

腰痹通胶囊缓解腰背部疼痛的Meta分析

目的系统评价腰痹通胶囊缓解腰背部疼痛的临床应用价值,探索具有中国特色的中药复方对缓解腰背部疼痛的临床疗效。方法计算机检索Pub Med、Web of Science、万方数据、中国知识资源总库和维普期刊资源整合服务平台等数据库中有关腰痹通胶囊缓解腰背部疼痛、改善腰背部功能、术后促进康复等方面的随机临床对照试验(Randomized controlled trial,RCT)相关文献,语种限定为中文和英文,检索时限从数据库建库开始至2016年1月。由2名研究者按照纳入与排除标准独立筛选文献、提取资料和评价质量后,采用Rev Man 4.2软件进行Meta分析。结果共纳入21篇符合标准的病例对照研究,Meta分析结果显示,腰痹通胶囊治疗腰椎间盘突出症的有效率显著高于其他治疗方式(Z=9.05,P<0.001,OR=3.72,95%CI=2.80-4.94),治疗强直性脊椎炎(Z=2.81,P=0.005,OR=4.13,95%CI=1.53-11.10)和椎间盘源性腰痛(Z=2.03,P=0.04,OR=3.39,95%CI=1.04-10.98)的有效率也显著高于其他治疗方式;口服腰痹通胶囊可以显著改善患者的疼痛状况[Z=40.65,P<0.001,WMD=-1.87,95%CI=-1.96-(-1.78)],JOA评分也显著高于接受其他治疗方式的患者(Z=16.42,P<0.001,WMD=4.05,95%CI=3.57-4.53);而不良反应发生率,较其他治疗方式显著偏低(Z=2.02,P=0.04,OR=0.45,95%CI=0.21-0.98)。结论腰痹通胶囊治疗腰椎间盘突出症、强直性脊椎炎和椎间盘源性腰痛,其治疗有效率显著高于其他治疗方式。

显微镜辅助下行颈前路椎间盘切除植骨融合术治疗老年患者颈椎病的效果

目的分析显微镜辅助下行颈前路椎间盘切除植骨融合术(ACDF)治疗老年患者颈椎病的效果。方法共收治老年颈椎病患者120例,对照组60例接受传统方案,观察组60例接受显微镜辅助下ACDF。观察两组手术时长、术中出血量、术后并发症(神经损伤、大出血、切口感染及两组术前、术后1 w、术后3个月视觉模拟评分(VAS),以此观察患者颈部与上肢疼痛情况。结果两组一般资料、手术时间、术中出血量、术前VAS无统计学差异(P>0.05)。两组术后1 w、术后3个月VAS较术前均显著降低(P<0.05),且观察组术后1 w、术后3个月VAS下降幅度显著大于对照组(P<0.05)。两组均没有患者发生神经损伤与大出血情况,均有1例切口感染,两组总发生率无统计学差异(P>0.05)。结论显微镜辅助ACDF是治疗老年患者颈椎病有效的方法,可有效降低患者术后痛感,且不增加并发症的发生。

强直性脊柱炎的诊断与治疗进展

强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis,AS）是一种慢性进行性疾病,炎症性腰背痛和腰背部僵硬在疾病早期常见。随着疾病的进展,晚期可造成腰、背、颈、臀、髋部疼痛以及关节肿痛,严重者甚至发生脊柱畸形和关节强直。AS在我国患病率初步调查为0.3%左右。发病年龄通常在13～31岁,高峰为20～30岁。现代医学对其治疗没有切实有效的治愈方案,早诊断、早治疗可控制疾病恶化进展及防止畸形的产生。本文从AS的发病原因、国际上对AS诊断标准的演变、影像学诊断以及治疗等方面的进展情况进行综述。

改良微型钛板重建伸肌附着点在颈后路单开门椎管扩大成形术中的应用

目的观察改良微型钛板重建伸肌附着点在颈后路单开门椎管扩大成形术中的应用效果。方法选取2016年1月至2017年2月在天津医院接受手术治疗的26例脊髓型颈椎病患者,均采用单开门椎管扩大成形+改良微型钛板固定+颈后伸肌群附着点重建治疗。患者男14例,女12例,年龄(59±18)岁。术后采用日本骨科协会(JOA)脊髓损害评分表评估手术前后神经功能改善情况,以颈椎度曲指数(CCI)来评估颈椎曲度变化情况,并观察颈后肌群萎缩及轴性症状发生情况。组内比较采用重复测量的方差分析或配对t检验。结果所有患者均顺利接受手术,未出现脊髓损伤或神经症状加重病例。手术时间(116±32)min,术中出血量(196±41)ml;JOA评分由术前的(7.8±2.1)分恢复为术后3个月和未次随访的(13.5±3.4)分和(13.9±3.7)分(F=30.619,P<0.05)。末次随访时神经功能改善率达到66%±13%。CCI由术前的14.3%±3.9%减小到术后3个月的13.7%±3.7%及末次随访时的13.0%±3.3%,手术前后差异无统计学意义(F=0.829,P>0.05)。术前颈后肌群横截面积为(36±8)cm^2,末次随访时为(34±7)cm^2,差异无统计学意义(t=1.208,P>0.05)。脊髓漂移距离为(2.6±0.5)mm;术后有3例(11.5%)患者出现轴性症状。结论单开门椎管扩大成形术中,改良微型钛板不仅能维持颈椎稳定性,还可重建伸肌附着点从而减轻颈后肌群的萎缩,避免颈椎后凸畸形发生,亦可降低轴性症状的发生。

明胶/纳米羟基磷灰石三维多孔骨支架的制备及其生物安全性评价

[目的]探讨冷冻干燥法制备明胶/纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHA)三维多孔支架的可行性并评价材料的生物安全性。[方法]取明胶水溶液,将其分别与10 wt%、20 wt%、30 wt%的nHA混合,交联后采用冷冻干燥法制备明胶/nHA三维多孔支架。评价材料的理化性质,通过测定支架孔径、孔隙率、吸水率、抗压强度及降解pH值优化制备条件;MTT法分析支架浸提液毒性;共培养观察细胞在材料表面及周围生长情况;材料埋入背部肌肉内,组织学染色观察评价其生物安全性。[结果]体视显微镜及电镜显示,制备的支架均呈三维多孔隙结构。随着nHA含量的增加,材料成孔效果变差,孔径、孔隙率、吸水率变小,而抗压强度增加。其中以nHA含量为20 wt%的材料表现更为适宜,并选其进行生物相容性实验。MTT法显示不同浓度支架浸提液与对照DMEM培养液吸光度值比较,差异无统计学意义(P>0.05)。细胞与材料共培养生长状态良好。HE染色观察材料与周围肌肉组织无排斥反应,组织相容性良好。[结论]制备的明胶/nHA支架材料具有三维孔隙结构,具备合适的孔径和孔隙率,无毒,生物相容性良好,可作为骨组织工程支架使用。

成血管因子和溶骨因子在皂泡型和溶骨型骨巨细胞瘤中表达差异的分析

[目的]比较骨巨细胞瘤(giant cell tumor of bone,GCT)标本在各临床分级以及溶骨型和皂泡型中成血管和溶骨因子表达水平的差异,为GCT的临床治疗研究提供理论基础。[方法]选取2000年6月~2015年2月来自天津医院、济南军区总医院及河北省第三医院的GCT病例40例,其中典型皂泡征组20例,溶骨型组20例。利用免疫组化的方法检测所有标本VEGF(vascular endothelial growth factor)、CD34、PCNA(proliferating cell nuclear antigen)及RANKL(receptor activator of nuclear factor ligand)的表达,分别按照Campanacci和Ennecking临床分级以及皂泡型和溶骨型分组进行统计分析。[结果]VEGF和PCNA表达在Ennecking和Campanacci不同分级中差异无统计学意义(P>0.05);CD34和RANKL在Campanacci不同分级中差异无统计学意义(P>0.05),而在Ennecking分级中差异有统计学意义(χ~2=11.552,11.979;P=0.021,0.018);PCNA、RANKL及CD34表达在皂泡型组和溶骨型组之间差异无统计学意义(P>0.05);VEGF在皂泡型组表达多于溶骨组,差异有统计学意义(χ~2=11.882;P=0.003)。[结论]VEGF、CD34、PCNA和RANKL在GCT的表达水平与其临床分级无完全平行的对应关系,皂泡型与溶骨型GCT在肿瘤细胞增殖和肿瘤对骨破坏情况上无明显区别,皂泡型与溶骨型GCT在肿瘤血管形成情况上有明显区别,皂泡征型GCT血管形成多于溶骨型GCT。