CT后处理技术重建CT值与终板抗压强度的相关性研究

目的探讨CT后处理技术重建CT值与终板抗压强度的相关性。方法采用常规CT扫描5具小牛腰椎后,利用CT后处理技术重建终板并测量5个标准化测试位点的平均CT值,接着将腰椎分解成30个游离椎体,在骨性终板的标准化测试位点上使用直径5 mm的平底压头,以12 mm/min的速率进行单轴压缩实验,并根据载荷位移曲线确定每个测试位点的失效载荷值以计算抗压强度,使用组内相关系数验证测量结果一致性,应用相关性检验分析重建CT值与终板抗压强度的相关性。结果小牛椎体测试位点的重建CT值与抗压强度的观察者内和观察者间的组内相关性系数均大于0.9,对应测试位点的重建CT值和抗压强度具有强相关性(r>0.8,P<0.01)。结论CT后处理技术重建终板CT值与终板抗压强度之间存在显著的相关性,可以作为术前评估终板强度的参考指标。

全膝关节置换术治疗膝骨关节炎围手术期研究进展

膝骨关节炎的手术治疗方式有多种。全膝关节置换术作为晚期膝骨关节炎患者的治疗方法,虽然是公认的金标准,但是仍存在术后感染、假体松动、下沉、位置不良等风险。现就全膝关节置换术的术前、术中和术后阶段的研究进展进行综述,以指导临床上选择合适方法提高患者术后满意度。

外泌体治疗股骨头坏死的研究进展

股骨头坏死发病率逐年增高,是一种高致残率的骨科疾病,探索其早期非手术治疗方案是目前面临的巨大挑战。虽然关节置换等日趋成熟的手术技术帮助广大患者提高了功能恢复质量,但是如何治疗早期股骨头坏死、预防疾病进展,从而延缓关节置换的时间仍然困扰着广大学者。近年来,细胞治疗在治疗多种难治性疾病中的潜力被逐渐挖掘,外泌体在组织修复领域发挥了重要的作用。该文综述了当前外泌体在治疗股骨头坏死领域的研究现状和进展,为临床中股骨头坏死的治疗提供新思路和新方法,在股骨头坏死的临床防治领域开辟一条新的道路,实现新的突破,同时对其临床应用的推进具有重要意义。

三维测量嵌插型股骨颈骨折后倾角与股骨头坏死的相关性

背景:嵌插型股骨颈骨折临床上通常采用空心钉内固定治疗,既往研究中术前股骨头后倾角被证明与内固定失败相关,但内固定术后股骨头坏死的发生与后倾角关系的相关研究较少。目的:探讨嵌插型股骨颈骨折三维测量的后倾角与内固定术后股骨头坏死的相关性,并分析其危险因素。方法:回顾性分析天津市天津医院2016-2020年收治的150例嵌插型股骨颈骨折患者的临床资料,应用三维重建技术测量股骨头后倾角并根据术后是否发生股骨头坏死分为坏死组和非坏死组。单因素分析比较两组间临床资料,多因素logistic回归分析股骨头坏死危险因素,采用受试者操作特征曲线评估后倾角对术后股骨头坏死的预测价值。结果与结论:(1)150例患者术后获18-66个月(平均29个月)的随访,共20例(13.3%)发生股骨头坏死;(2)多因素logistic回归分析显示,后倾角和复位质量C级是发生股骨头坏死的危险因素;(3)受试者操作特征曲线分析显示,三维测量的后倾角对术后股骨头坏死具有预测价值,截断值为20.74°;(4)结果表明,对于嵌插型股骨颈骨折患者,后倾角和复位质量C级是闭合复位内固定术后股骨头坏死的危险因素;通过三维重建技术可以准确测量股骨头的后倾角度,后倾角≥20.74°的骨折患者更容易出现术后股骨头坏死。

不同填充块对内侧开放楔形胫骨高位截骨应力分布的影响

目的 分析填充块材料和尺寸对胫骨截骨模型应力分布的影响。方法 建立3种不同材料(髂骨、松质骨和聚醚醚酮)、5种不同尺寸填充块,分别植入胫骨截骨模型,对模型进行力学加载,分析模型的应力分布和边缘位移。结果 就3种材料而言,植入髂骨材料的填充块模型在胫骨近端、钢板的应力和边缘位移低于松质骨和聚醚醚酮材料,但髂骨材料的填充块应力最高;在不同尺寸填充块植入截骨间隙时,胫骨截骨各部分应力分布和边缘位移存在差异,特别是填充块宽度从30 mm减小到10 mm,胫骨近端、钢板和填充块应力峰值平均分别增加了49.3%、92.7%、54.4%。结论 不同的填充块参数会影响胫骨截骨不同部位的应力分布。研究结果为临床胫骨截骨填充块参数的选择提供理论依据。

股骨内翻和胫骨内翻的运动学和足底压力分析

目的探究胫骨侧和股骨侧来源的两种单侧膝骨关节炎膝内翻在步态分析中的运动学参数和足底压力差异,为不同类型膝内翻提供生物力学理论基础。方法招募26名单侧膝骨关节炎型膝内翻患者,股骨侧和胫骨侧来源各13名受试者。利用Noraxon MyoMotion三维动作捕捉系统和Footscan平板式足底压力测试系统,测量受试者在自然行走状态下的步态,采集受试者步态的时空指标、下肢各关节运动学参数、足底压力,并进行两组间对比分析。结果胫骨侧膝内翻的膝关节屈伸范围、髋关节外展峰值、髋关节内收外展活动范围、踝关节内旋峰值均大于股骨侧膝内翻,而膝关节屈曲峰值、髋关节内收峰值小于股骨侧膝内翻;与股骨侧膝内翻相比,胫骨侧膝内翻受试者第4、5跖骨足底受力时间、压力峰值都增加(P<0.05)。在第3跖骨区域中,股骨健侧肢体比胫骨畸形健侧肢体的冲量更大;而在足跟内侧区域,股骨健侧肢体的冲量更小(P<0.05)。结论两种不同类型单侧膝内翻患者在运动学参数和足底压力方面存在一定差异。研究结果有助于正确认识膝内翻引起的异常步态,为不同类型膝内翻诊治、术后康复和肢体锻炼提供可靠参考。

肌肉减少症与骨质疏松的相关性:研究与应用

背景:随着人口老龄化加剧,肌肉减少症越来越受到学界关注。而越来越多的研究表明肌肉和骨骼、肌肉减少症和骨质疏松之间存在较高的相关性。目的:文章就肌肉减少症与骨质疏松间相关性做一综述,以提示防治其中一种疾病时不要忽视另一种疾病在其中的重要作用。方法:以"肌肉减少"、"肌肉减少症","骨质疏松","骨量减少"为中文关键词,"sarcopenia"、"muschlar atrophy"、"osteopenia"、"osteoporosis"为英文关键词,在万方、中国知网、维普、PubMed、Embase、Medline等数据库检索有关肌肉减少症和骨质疏松的文章。检索时间为建库至2017年12月,纳入文献类型为期刊论文、会议文献、学位论文、综述。初检得到1 479篇文献,其中英文文献1 374篇,中文文献105篇,按照纳入与排除标准最终纳入50篇文献进行归纳总结。结果与结论:(1)肌肉和骨骼共同受机体多种因素的调节,骨骼所承受的肌肉力学刺激对其发育和功能维持有着重要的作用;(2)骨骼系统具有调节肌肉的作用,成骨细胞或骨细胞分泌的因子均可能对肌肉有调节作用;(3)除维生素D、睾酮与皮质激素外,肌肉与骨骼的生长代谢还受着许多激素的共同调节,如生长激素、雌激素等。当体内这些激素的水平发生改变,骨骼和肌肉均可出现异常症状;(4)肌肉减少症与骨质疏松症相互影响、紧密关联的机制较为复杂,包括肌肉收缩力学负荷对骨骼的影响,以及肌肉与骨骼间复杂精密内分泌调控的生物学机制;(5)探讨老年人群肌肉减少症与骨质疏松的相关性,对防止中老年人在增龄过程中跌倒骨折可以提供参考依据。

股骨颈骨折术后不同复位质量的力学特性分析

目的探究股骨颈骨折术后不同复位质量的力学特性。方法选用Sawbones人工合成股骨模型3例,将2例造模成为PauwelⅢ型股骨颈骨折,并在骨折模型上以倒三角方式置入3颗空心螺钉,用以固定骨折,并保持不同复位质量(定义为模型1、2);另外1例模型为无骨折模型,即不进行任何造模操作(定义为完整模型);在力学试验机上对股骨模型进行垂直载荷加载。结果当股骨头位移达到4 mm时,完整模型和模型1、2承受的平均载荷分别为(236.30±5.35)、(196.57±3.56)、(69.50±2.95)N,3组载荷具有显著性差异。当股骨头位移达到5 mm时,完整模型和模型1、2承受的平均载荷分别为(276.7±3.40)、(232.93±2.64)、(80.83±4.54)N,3组载荷具有显著性差异。结论股骨颈骨折术后复位质量越差,股骨承受应力的能力越弱,术后康复过程中并发骨不愈合、再骨折、股骨头坏死的机率越高。

可降解生物材料在骨科内固定中的研究及应用进展

可降解生物材料在骨科内固定中的应用对骨折治疗有重大意义。文章在查阅大量文献的基础上,从骨科内固定材料的特征入手,对可降解生物材料的降解机制进行探讨,回顾总结了可降解生物材料在骨科内固定的应用进展,重点综述了常用的可降解骨科内固定生物材料的应用与研究进展,指出目前存在的问题并展望了应用于骨科内固定的可降解生物材料的发展前景。

膝骨关节炎动物模型的研究进展

骨关节炎(OA)是一种由多种因素引起的退行性关节炎。常见致病因素包括年龄增大、体质量偏重、长期劳损、创伤、炎症、关节先天性异常等。OA疾病中最易受累的是膝关节,膝骨关节炎(KOA)是涉及整个滑膜关节的复杂疾病过程。KOA的病因复杂,目前对于KOA还没有有效的方法治愈,只能控制KOA的某些症状或者延缓该疾病的进一步发展,这既给患者带来巨大的痛苦,也给家庭和社会造成了负担。因此,应用KOA动物模型有助于研究其潜在的发病机制。文章综述了目前使用较多的KOA动物模型,具体可分为自发性、诱发性和转基因3类,同时对常用的动物模型进行分析和评价,总结这些动物模型的优缺点,就该疾病动物模型目前情况和今后的发展趋势做详细叙述。

股骨头坏死动物模型的造模方法及特点

背景:股骨头坏死是骨伤科常见的疑难病症,致残率高,目前对于其发病机制仍然没有一个明确的定论,也未找到彻底治愈该疾病的理想方法。因此,需要借助动物模型来进一步研究该疾病的病因、发病机制、治疗方法等。目的:综述近年来常用的一些股骨头坏死动物模型,总结分析出每一类动物模型对应的临床症状和模型的优缺点,从而为后续研究提供基础。方法:以"股骨头坏死,动物模型,femoral head necrosis,animal model"等为检索关键词,在万方、维普、中国知网、PubMed、Embase、Medline等数据库中检索2000年1月至2019年12月的文献,根据标准最终纳入42篇参考文献。结果与结论:①股骨头坏死动物模型已经用于相关研究多年,这确实提高了对此类骨科疾病的理解和研究;②但是目前股骨头坏死的相关研究仍然需要进一步深入探索,通过建立更理想、更完善的动物模型可在该研究领域实现新的突破。

不同角度载荷下股骨头骨小梁的生物力学特性

目的探讨不同角度载荷对股骨头骨小梁形态学与力学性能的影响,为研究股骨头坏死、塌陷的生物力学机制提供理论依据。方法利用12月龄羊股骨头和人尸体股骨头分别制作羊股骨头骨小梁试件94个和人股骨头骨小梁试件43个。按照受力方向与骨小梁主压力方向之间的不同夹角,将骨小梁以10°间隔分为内翻10°、0°和外翻10°、20°、30°共计5组,模拟股骨颈骨折内固定术后不同戈登(Garden)对线指数下的复位情况。通过分别对羊股骨头骨小梁进行micro-CT扫描、计算与压缩破坏试验以及对人尸体股骨头骨小梁进行循环压缩试验,分析不同受力方向下股骨头骨小梁的骨体积分数(BV/TV)、骨表面积/骨体积(BS/BV)、骨小梁平均厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁间距(Tb.Sp)等形态学指标以及弹性模量、极限强度、屈服强度、初始弹性模量、循环次数等力学指标。结果加载方向与骨小梁的主压力方向之间夹角为0°时,BV/TV、Tb.Th以及弹性模量、极限强度、屈服强度、初始弹性模量、循环次数均为最大,而BS/BV与Tb.N为最小,并随着夹角增大前者呈递减而后者呈递增趋势。结论 12月龄羊股骨头骨小梁BV/TV与极限强度随受力方向与骨小梁主压力方向之间夹角变化的趋势与人股骨头骨小梁一致;加载方向与主压力骨小梁之间夹角增大时,股骨头骨小梁形态学与力学性能均下降;Garden指数偏离160°越大时,股骨头内骨小梁越易发生损伤。

激素性股骨头坏死动物模型的研究进展

随着激素在临床上的广泛应用,激素性股骨头坏死(SONFH)的发病率逐年攀升。较为复杂的SONFH发病机制导致在临床诊疗过程中不确定因素增加,从而严重影响治疗效果。建立一种理想的动物模型对该疾病进行深入的探索和研究是非常关键的。文章综述了SONFH动物模型的研究进展和未来发展趋势,对实验动物的选择、给药方式、激素种类、造模方式等进行归类总结并分析和评价不同造模方式的优缺点及适用范围,从而为SONFH的预防和治疗研究提供动物模型的基础,早日在该疾病的研究领域实现新的突破。

股骨颈骨折术后不同动作时股骨力学特性研究

目的:探究不同动作对股骨颈骨折术后股骨生物力学的影响,为术后康复提供理论指导。方法:选取天津医院2015年1月—2017年12月收治的股骨颈骨折术后评价复位质量良好患者30例,首先利用三维重建方法建立股骨颈模型,并对复位质量进行定量化测量。其次通过AnyBody软件建立股骨肌肉模型,在Geomagic Studio软件中实现股骨颈模型与股骨肌肉模型坐标的统一,位置大小的匹配;然后对股骨颈模型进行预处理,再经Hypermesh软件进行网格划分,建立股骨颈有限元模型。最后利用AnyBody软件进行动作模拟,包括站立、步行、起立和下蹲动作,逆向动力学分析比较日常动作间股骨的应力分布与应力峰值。结果:经测量30例股骨模型股骨头小凹最低点平均位移为(9.22±4.42)mm,股骨头中心平均位移为(5.32±2.98)mm,股骨头平均偏转角度为(19.73±11.61)°。站立时平均应力峰值为(18.97±7.8)MPa,步行过程中平均应力峰值为(66.85±36.18)MPa,起立过程中平均应力峰值为(61.74±114.38)MPa,下蹲过程中平均应力峰值为(1607.04±869.58)MPa。经统计分析,仅起立与步行动作之间股骨颈应力不具有显著性差异(P=0.82),其余动作时股骨颈应力之间均有显著性差异(P<0.05)。结论:纳入的30例股骨颈都存在不同程度的空间移位。四个日常动作过程中,站立时股骨颈受力最小,其次是起立、步行,下蹲时股骨颈受力最大。

双氢青蒿素对大鼠激素性股骨头坏死的治疗作用与机制

目的探讨双氢青蒿素(DHA)对大鼠激素性股骨头坏死(SONFH)的治疗作用及其机制,为SONFH的预防和早期治疗提供新思路.方法将24只雄性SD大鼠随机分为对照组、模型组、低剂量DHA组(1.0 mg·kg^(-1)·d^(-1))以及高剂量DHA组(5.6 mg·kg^(-1)·d^(-1)),每组6只.采用肌肉注射甲泼尼龙(20 mg·kg^(-1)·d^(-1),共6周)制备SONFH动物模型,对照组大鼠给予等量生理盐水(NS)肌肉注射(每周前4 d注射,共6周).之后低剂量DHA组大鼠腹腔注射1.0 mg·kg^(-1)·d^(-1) DHA 0.6 mL,高剂量DHA组大鼠腹腔注射5.6 mg·kg^(-1)·d^(-1) DHA 0.6 mL(每周前4 d注射,共4周),对照组和模型组大鼠均腹腔注射NS 0.6 mL(每周前4 d注射,共4周).干预4周后,处死全部大鼠取材,随后行Micro-CT扫描,评价大鼠股骨头内部骨小梁形态结构及骨代谢的情况,通过硬组织切片和Von Kossa染色观察骨小梁形态结构的改变以及新生骨小梁的情况,通过石蜡切片苏木素-伊红(HE)染色观察骨小梁形态结构改变,通过蛋白质免疫印迹试验(Western blotting)和免疫组化染色检测骨保护素(OPG)、核转录因子-κB(NF-κB)受体激活蛋白(RANK)及其配体(RANKL)的表达情况,评价骨小梁的代谢活性.结果Micro-CT扫描结果显示,对照组大鼠股骨头内骨小梁结构排布规则,无坏死表现;模型组大鼠股骨头内正常骨小梁较少,骨小梁结构基本消失且出现较大的空洞;低剂量DHA组大鼠股骨头内骨小梁数量和形态较模型组有所恢复;高剂量DHA组大鼠股骨头内骨小梁数量和形态恢复效果更为明显.进一步定量分析结果显示,模型组大鼠骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)均较对照组显著减小,低剂量DHA组仅Tb.Th较模型组明显增加(mm:0.49±0.05比0.41±0.03,P<0.05),高剂量DHA组BV/TV、Tb.Th、Tb.N均较模型组显著增加〔BV/TV(%):0.48±0.01比0.40±0.07,Tb.Th(mm):0.55±0.07比0.41±0.03,Tb.N(个/mm):1.06±0.07比0.96±0.07,均P<0.05〕.通过硬组织切片Von Kossa染色、石蜡切片HE染色以及抗酒石酸磷酸酶(TRAP)染色结果显示,与对照组相比,模型组大鼠股骨头内骨小梁变得稀疏,被异常组织取代,几乎无新生骨小梁且破骨细胞数增多;与模型组相比,经过DHA干预的大鼠股骨头内骨小梁结构恢复,出现新生骨小梁且破骨细胞数减少,以高剂量DHA组变化最为显著.Western blotting和免疫组化染色结果显示,与对照组相比,经激素处理的大鼠股骨头内OPG蛋白表达量显著降低,RANKL和RANK蛋白表达量显著增高;与模型组相比,低、高剂量DHA组大鼠OPG蛋白表达量均增高,RANKL和RANK蛋白表达量均降低,且高剂量DHA组变化程度更显著.结论DHA能上调OPG表达,下调RANKL和RANK表达,从而改变股骨头内的骨代谢异常,抑制SONFH进展.

创伤性股骨头坏死动物模型的研究进展

股骨头坏死是骨科领域常见的疑难疾病,其中创伤性股骨头坏死的发病率随社会的发展正在逐年攀升,该疾病的主要病因为跌倒或外界的高能量创伤对髋关节周围造成伤害,进而诱发出现股骨头坏死。该疾病发病机制较为复杂,因此在临床诊疗过程中存在诸多不确定因素,严重影响患者的预后。研究该疾病的首要任务是需要建立一种理想可靠的动物模型来模拟临床中该疾病的发病机制及临床表现,该文归纳总结了当前关于创伤性股骨头坏死动物模型的建模方法,并分析对比其优缺点和适用范围,为今后创伤性股骨头坏死的相关研究提供动物模型的基础,助力在创伤性股骨头坏死研究领域早日实现新的突破。

快步行走与正常行走的足底八分区压力比较和足平衡研究

目的站立行走是人最普遍最频繁的运动,故脚的健康与生活质量息息相关。随着社会压力的无形增大,要求效率的提升,社会的快速运转自然要求人们生活节奏加快,行走速度的加快在中国的各大城市也呈鲜明化趋势。研究发现,足底的局部压强过大以及足的不规则运动会沿下肢的运动链向上传导,进而造成足、髋、膝、踝甚至腰的慢性损伤,成为恶性循环过程。因此,本文作为系列实验的开端研究,需要确保自己快步行走的同时。

股骨头内骨小梁六棱柱装配式结构模型的有限元分析

目的常规生物力学实验仅限于离体标本。力学实验同样无法对同一样本进行不同工况的实验加载,从而减少不少样本造成的误差。随着医学影像技术的不断进步,骨小梁的影像学数据获得也更为准确和全面。限于骨小梁扫描重建方法数据量巨大并且存在极大的个体差异,构造一种理想化的几何模型会是现阶段研究骨小梁力学的有效方法。

截段骨骼肌的拉伸实验参数选择

目的生物力学检测手段的进步无疑会加强骨科医师对生物力学的认识,同时提供更准确的临床证据和临床思路,进而提高临床疗效。肌肉是一种非线性、各向异性的软组织已被广泛认同,与皮肤等软组织一样也具有黏弹性。不同之处在于,除了这些被动力学特性,肌肉还具有主动收缩的特性,这种特性与其微观结构有关。由于肌肉的复杂结构和,肌纤维的力学特性又与肌肉有差异。方法解剖山羊臀大肌,先使用钝性分离方法,分离出相应宽厚的肌肉条后使用利器切割两段。

基于深度学习构建模型识别下肢全长正位X线片中的下肢力线关键点及自动测量关键角度

目的基于深度学习(DL)方法构建自动测量下肢全长正位X线片关键角度模型,评估其临床应用价值。方法回顾性选取634幅下肢全长正位X线片,由5名骨科医师分别标注下肢力线关键点,包括髋关节中心、股骨髁间窝顶点、胫骨髁间嵴中点、股骨内侧和外侧髁最低点、胫骨内侧和外侧平台最低点、距骨宽度中点,并建立数据集。采用高分辨率网络(HRNet)进行迁移学习,构建自动检测关键点模型,以5折交叉验证筛选最优模型,确定关键点坐标后,通过余弦定律计算关键角度机械股骨远端外侧角(mLDFA)、胫骨近端内侧角(MPTA)、股骨胫骨关节线夹角(JLCA)及髋-膝-踝角(HKA),实现自动测量关键角度,并以关键点自动检测模型和通过余弦定律计算所得关键角度共同构建自动测量关键角度模型。随机选取50幅图像,由另3名骨科医师手动测量上述关键角度,评估自动测量关键角度模型与医师测量结果的一致性。结果3名骨科医师所测mLDFA、MPTA、JLCA及HKA的均值分别为(88.50±2.59)°、(86.41±2.25)°、(2.90±2.27)°及(174.62±3.97)°;自动测量关键角度模型所获结果分别为(88.48±2.60)°、(86.52±2.57)°、(3.11±2.41)°及(174.53±3.99)°,与医师测量结果的一致性较好(ICC=0.897、0.888、0.826、0.996)。结论所构建的自动测量下肢全长正位X线片关键角度模型有助于识别骨科关键点和测量关键角度。