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使用数学模型对髁突颈骨折愈合过程中骨与软骨组织变化的研究

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华中科技大学学报（医学版） 2024年第1期53卷 86-89页

作者：谢春邬琼辉祁峰沈振宇华中科技大学同济医学院附属协和医院口腔医学中心武汉430022 华中科技大学同济医学院口腔医学院武汉430030 华中科技大学同济医学院附属协和医院口腔颌面发育与再生湖北省重点实验室武汉430022 华中科技大学同济医学院附属协和医院检验科武汉430022

目的使用数学模型模拟大鼠髁突颈骨折愈合过程中成骨与成软骨的动态变化过程,探索髁突颈骨折的愈合模式。方法构建模拟大鼠髁突颈骨折愈合的数学模型,并统计该数学模型28 d内不同时间点生成的各参数(mb, mc, cb和cc)的数值,进而拟合... 详细信息

目的使用数学模型模拟大鼠髁突颈骨折愈合过程中成骨与成软骨的动态变化过程,探索髁突颈骨折的愈合模式。方法构建模拟大鼠髁突颈骨折愈合的数学模型,并统计该数学模型28 d内不同时间点生成的各参数(mb, mc, cb和cc)的数值,进而拟合骨、软骨、成骨细胞及成软骨细胞的密度云图和生长曲线并推算成骨方式。结果数学模型模拟的骨面积比与大鼠骨折实验所测接近(P>0.05)。数学模型模拟的密度云图显示,在骨折后第3天至第7天成骨集中在骨膜周围,在第7天至第21天成骨集中在软骨所在区域并逐渐替代软骨。骨生长曲线与软骨生长曲线在骨折后第5至第8天与第21至第28天正相关,与第8至第14天呈负相关。成骨细胞生长曲线和成软骨细胞生长曲线均呈现先升后降的趋势,成软骨细胞在第6天达到最大密度,成骨细胞则在第13天达到最大密度。结论数学模型能有效模拟大鼠髁突颈骨折愈合过程,可动态展示该过程中成骨与成软骨的动态变化,为研究髁突颈骨折的愈合方法提供了新思路。

关键词：数学模型髁突颈骨折骨折愈合骨组织软骨组织

自拟骨痹散对膝关节骨性关节炎兔软骨组织中Wnt/β-catenin信号通路的影响

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中国老年学杂志 2023年第11期43卷 2790-2795页

作者：李东东陈光友朱凯易露西南医科大学附属中医医院四川泸州646000

目的观察自拟骨痹散对膝关节骨性关节炎兔的影响。方法将40只新西兰大白兔分为空白组、模型组、阳性组(双氯芬酸钾凝胶)与骨痹散组,每组10只,使用改良Hulth法构建兔膝关节骨性关节炎模型,持续8 w,模型构建完毕后连续用药4 w。观察动物... 详细信息

目的观察自拟骨痹散对膝关节骨性关节炎兔的影响。方法将40只新西兰大白兔分为空白组、模型组、阳性组(双氯芬酸钾凝胶)与骨痹散组,每组10只,使用改良Hulth法构建兔膝关节骨性关节炎模型,持续8 w,模型构建完毕后连续用药4 w。观察动物活动情况并进行行为评分,使用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清中前列腺素(PG)E2、环氧化酶(COX)-2、白细胞介素(IL)-1β与肿瘤坏死因子(TNF)-α的含量,采用苏木素-伊红染色法与番红-O染色法观察软骨组织的病理学改变,使用免疫组织化学法检测膝关节软骨组织中基质金属蛋白酶(MMP)-1、MMP-2、MMP-3、MMP-13蛋白表达水平,使用Western印迹检测膝关节软骨组织中Wnt5a、β-连锁蛋白(catenin)、B细胞淋巴瘤(Bcl)-2、Bcl-2相关X蛋白(Bax)、半胱氨酸蛋白酶(Caspase)-3的蛋白表达水平。结果与空白组相比,模型组动物行走困难,膝关节软骨组织损伤严重,血清中PEG2、COX-2、IL-1β与TNF-α含量显著升高,组织中MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-13、Bax、Caspase-3、Wnt5a与β-catenin蛋白表达水平显著升高,Bcl-2蛋白表达明显降低(均P软骨组织结构损伤得到修复,组织中MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-13、Bax、Caspase-3、Wnt5a与β-catenin蛋白表达水平明显降低,Bcl-2蛋白表达明显升高(P组织的病变,减少血清中炎症因子,作用机制可能与抑制Wnt/β-catenin信号通路有关。

关键词：膝关节骨性关节炎骨痹散软骨组织兔中药复方

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地仙煎对膝骨关节炎大鼠软骨组织的保护作用

亚太传统医药 2023年第2期19卷 25-30页

作者：尚永婧关晓娇闵冬雨胡丽萍茹艺辽宁中医药大学辽宁沈阳110847 辽宁中医药大学附属医院辽宁沈阳110032

目的:探究药食同源食疗方剂地仙煎对膝骨关节炎(KOA)大鼠软骨组织的保护作用。方法:将50只SD大鼠随机分为正常组、模型组、地仙煎低剂量组(2.2 g/kg)、地仙煎高剂量组(8.8 g/kg)和硫酸氨基葡萄糖组(0.135 g/kg),每组10只。采用前交叉韧... 详细信息

目的:探究药食同源食疗方剂地仙煎对膝骨关节炎(KOA)大鼠软骨组织的保护作用。方法:将50只SD大鼠随机分为正常组、模型组、地仙煎低剂量组(2.2 g/kg)、地仙煎高剂量组(8.8 g/kg)和硫酸氨基葡萄糖组(0.135 g/kg),每组10只。采用前交叉韧带离断法(ACLT)复制大鼠KOA模型,造模后每天灌胃给药1次,连续6周。末次给药12 h后摘取大鼠膝关节,采用苏木精-伊红染色(HE)、番红O固绿染色、Masson染色观察大鼠软骨组织病理变化情况;酶联免疫吸附(ELISA)法检测大鼠血清中蛋白聚糖(PG)、Ⅱ型胶原蛋白(Col-Ⅱ)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和基质金属蛋白酶-13(MMP-13)表达情况。结果:与模型组相比,地仙煎显著缓解大鼠膝骨关节软骨表面损伤,减轻大鼠软骨表面褶皱、破损和潮线缺损;改善软骨上层和下层失染、染色不均;提高大鼠软骨组织中蛋白聚糖和胶原纤维含量;显著上调大鼠血清中PG和Col-Ⅱ(P软骨组织病理形态,缓解大鼠膝骨关节炎炎症反应,抑制软骨基质降解,对KOA大鼠软骨组织具有明显保护作用。

关键词：地仙煎膝骨关节炎软骨组织

右归饮联合经tgf-β1转染骨髓间充质干细胞用于修复大鼠软骨组织的机制研究

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四川中医 2022年第1期40卷 49-53页

作者：罗栋新黄英刘承俊铁岭市中医医院骨伤科辽宁铁岭112000

目的:探究右归饮联合经转化生长因子-β(TGF-β1)转染骨髓间充质干细胞用于修复大鼠软骨组织的效果。方法:选取40只SD大鼠,采用手术钻孔的方法将大鼠制成软骨组织损伤模型;采用随机数字表法分为4组,每组10只,其中A组为空白组,仅仅制成... 详细信息

目的:探究右归饮联合经转化生长因子-β(TGF-β1)转染骨髓间充质干细胞用于修复大鼠软骨组织的效果。方法:选取40只SD大鼠,采用手术钻孔的方法将大鼠制成软骨组织损伤模型;采用随机数字表法分为4组,每组10只,其中A组为空白组,仅仅制成软骨组织损伤模型不作任何处理;B组为单纯右归饮组采用右归饮灌胃;C组为单纯复合体组,在缺损中植入干细胞3D生物支架;D组为右归饮结合间充质干细胞(BMSCs)3D生物支架实验组,关节软骨缺损中嵌入干细胞3D生物支架同时每天中药右归饮灌胃,持续8周。术后4、8周行空气栓塞分批处死,采用HE染色分别观察各组大鼠软骨组织形态学变化;采用病理学Mankin评分比较各组大鼠软骨组织情况;采用生物力学测试机测定各组大鼠软骨组织杨氏弹性模量;采用实时聚合酶链反应(RT-PCR)和蛋白质印迹(WB)方法测定软骨细胞中Ⅱ型胶原及可聚蛋白多糖的mRNA及蛋白表达。结果:HE染色结果显示,相比A组,B组和C组大鼠软骨组织炎性浸润及坏死显著改善,相比B组和C组,D组大鼠基本无炎性浸润,大鼠软骨组织已基本修复。各组内大鼠相比4周时,8周后大鼠Mankin评分均显著降低(P<0.05);相比A组,B组和C组大鼠Mankin评分显著降低,载荷-位移、应力-应变、弹性模量、Ⅱ型胶原及可聚蛋白多糖的mRNA及蛋白相对表达水平均显著升高(P<0.05);相比,B组和C组,D组Mankin评分显著降低,载荷-位移、应力-应变、弹性模量、Ⅱ型胶原及可聚蛋白多糖的mRNA及蛋白相对表达水平均显著升高(P<0.05)。结论:右归饮联合经TGF-β1转染BMSCs可促进大鼠膝关节损伤后的修复,可能与促进Ⅱ型胶原及可聚蛋白多糖表达有关。

关键词：软骨组织右归饮骨髓间充质干细胞转化生长因子-β

荣筋拈痛方对膝骨关节炎大鼠软骨组织Beclin1及LC3B表达的影响

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风湿病与关节炎 2023年第5期12卷 1-5,11页

作者：李路王文义潘丹虹林晴付长龙郑春松马德尊叶锦霞福建中医药大学中西医结合研究院福建福州350122 福建中医药大学科技创新与转化中心福建福州350122 福建中医药大学福建省中西医结合老年性疾病重点实验室福建福州350122

目的:观察荣筋拈痛方对膝骨关节炎大鼠软骨组织自噬的影响,探讨其防治膝骨关节炎的作用机制。方法:将24只SD大鼠按照随机分层法分为假手术组、模型对照组、荣筋拈痛方组,每组8只。除假手术组外,其他组采用改良Hulth法复制膝骨关节炎模... 详细信息

目的:观察荣筋拈痛方对膝骨关节炎大鼠软骨组织自噬的影响,探讨其防治膝骨关节炎的作用机制。方法:将24只SD大鼠按照随机分层法分为假手术组、模型对照组、荣筋拈痛方组,每组8只。除假手术组外,其他组采用改良Hulth法复制膝骨关节炎模型。给药12周后,从假手术组和模型对照组中随机抽取3只大鼠拍摄膝关节MRI,观察模型是否成功。采集大鼠膝关节组织,HE染色法观察软骨组织形态结构,采用Mankin病理评分对关节软骨进行组织形态学评分;免疫组织化学法观察软骨组织酵母自噬相关基因6同源物(Beclin1)及微管相关蛋白Ⅰ轻链3B(LC3B)的定位与表达。结果:MRI显示,假手术组关节间隙正常,关节面平整;模型对照组关节间隙增宽,关节软骨面不平整、局部缺损,结缔组织增生,骨赘形成。荣筋拈痛方组大鼠骨关节炎模型关节软骨的大体外观及HE染色均改善明显,Mankin软骨评分高于模型对照组,差异有统计学意义(P软骨细胞状态,延缓关节软骨退变。

关键词：膝骨关节炎荣筋拈痛方软骨组织自噬大鼠

正骨紫金丸对骨关节炎大鼠软骨组织的保护作用及其机制

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中国中医骨伤科杂志 2023年第8期31卷 7-12页

作者：刘吉斌周宇于庆瑞大连大学附属中山医院骨科辽宁大连116000

目的:探讨正骨紫金丸对骨关节炎大鼠软骨组织的保护作用及其机制。方法:将Wistar大鼠随机分为对照组、模型组、阳性组、正骨紫金丸组、正骨紫金丸+3-甲基腺嘌呤组(正骨紫金丸+3-MA组),每组10只。苏木精-伊红(HE)染色观察大鼠关节软骨组... 详细信息

目的:探讨正骨紫金丸对骨关节炎大鼠软骨组织的保护作用及其机制。方法:将Wistar大鼠随机分为对照组、模型组、阳性组、正骨紫金丸组、正骨紫金丸+3-甲基腺嘌呤组(正骨紫金丸+3-MA组),每组10只。苏木精-伊红(HE)染色观察大鼠关节软骨组织情况;TUNEL染色检测关节软骨组织的细胞凋亡率;ELISA检测血清中白细胞介素(IL)-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的含量;Kit试剂盒检测MDA含量和SOD活性;Western Blot检测软骨组织中PI3K/AKT/mTOR信号通路相关蛋白的表达。结果:与对照组相比,模型组大鼠关节软骨损伤明显,软骨细胞排列不规则,细胞聚集明显,软骨细胞凋亡率、促炎因子IL-6、TNF-α、iNOS、MDA含量及PI3K、AKT和mTOR蛋白的磷酸化升高,SOD活性、ULK1、Beclin1及LC3Ⅱ/Ⅰ的比值显著降低,差异有统计学意义(P软骨组织损伤减轻,细胞排列整齐,细胞聚集明显减少,软骨细胞凋亡率、促炎因子IL-6、TNF-α、iNOS、MDA含量及PI3K、AKT和mTOR蛋白的磷酸化表达降低,SOD活性、ULK1、Beclin1及LC3Ⅱ/Ⅰ的比值显著升高,差异有统计学意义(P软骨的保护作用,差异有统计学意义(P软骨组织发挥保护作用。

关键词：正骨紫金丸骨关节炎软骨组织作用机制

软骨保护剂对Hartley豚鼠软骨组织和血清蛋白多糖的影响

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卫生研究 2008年第2期37卷 171-174页

作者：肖萍董妙珠洪新宇王宁孙宇立仲伟鉴周志俊复旦大学公共卫生学院教育部公共卫生安全重点实验室上海200032 上海市疾病预防控制中心

目的观察软骨保护剂氨基葡萄糖(GS)和硫酸软骨素(CS)对原发性骨关节炎(OA)模型雌性Hartley豚鼠膝关节软骨组织结构、组织成分以及血清中蛋白多糖含量的影响。方法120只2月龄雌性Hartley豚鼠,随机分为三个试验组和一个空白对照组。三个... 详细信息

目的观察软骨保护剂氨基葡萄糖(GS)和硫酸软骨素(CS)对原发性骨关节炎(OA)模型雌性Hartley豚鼠膝关节软骨组织结构、组织成分以及血清中蛋白多糖含量的影响。方法120只2月龄雌性Hartley豚鼠,随机分为三个试验组和一个空白对照组。三个试验组分别为:1g/kg bw GS组,0.5g/kg bw CS组,GS1g/kg bw+CS0.5g/kg bw联合使用组和蒸馏水对照组。自由饮水给予受试物,连续5个月。分别于给药前,给药1个月、2个月、3个月、4个月和5个月后,每组各取5只动物膝关节进行组织病理学(HE染色)和组织化学(PAS、Alcian Blue、和Mallory染色)检查以及血清蛋白多糖含量的检测。结果病理及组化检查:对照组在实验开始1个月后软骨组织病理积分即不断增高;GS组在给药三个月后才开始上升;CS组在给药的5个月中病理积分增高缓慢,仅第4个月上升较明显;联合使用组在给药的5个月中病理积分一直没有增高,并且给药5个月后的病理积分显著低于同组给药前期的积分。血清蛋白多糖含量:给药4个月后,GS组,CS组和联合使用组血清中蛋白多糖含量下降减少,与各自同期对照组相比差异均有显著性(P软骨素对豚鼠原发性软骨组织退化的发生、发展,以及血清蛋白多糖含量的下降均有延缓及抑制作用。并且以两者的联合作用最强,显现出一定的修复作用。

关键词：氨基葡萄糖硫酸软骨素 Hartley豚鼠软骨组织蛋白多糖

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软骨组织应力分析及其三维重建方法研究

软骨组织应力分析及其三维重建方法研究

作者：郭子滔东北大学

学位级别：硕士

生物力学的灵魂是应力与生长,功能性适应则是生物力学普遍规律。本文对体外培养软骨组织及支架应力特性的研究,是从微观角度来研究应力环境与体外培养软骨组织的关系及其力学-生物学转导机制。近年来,软骨组织工程研究发现,体外培养脂... 详细信息

生物力学的灵魂是应力与生长,功能性适应则是生物力学普遍规律。本文对体外培养软骨组织及支架应力特性的研究,是从微观角度来研究应力环境与体外培养软骨组织的关系及其力学-生物学转导机制。近年来,软骨组织工程研究发现,体外培养脂肪干细胞在一定生长因子诱导下,可以转化为软骨细胞,给软骨组织工程提供新的种子细胞。随着组织工程技术不断进步,为临床提供一种全新的治疗关节软骨缺损研究方向。利用计算机获得软骨组织三维仿真模型,不仅在影像角度实现了软骨组织三维可视化,还可利用仿真模型进行软骨组织力学特性仿真研究,对软骨组织工程修复与再生有重要意义,可以为软骨组织生物力学方面的研究工作提供方便。本文主要探究的是软骨组织三维模型应力分析的两个关键技术,应力分析和图像三维重建。本文以中国医科大学骨科实验室探究体外培养软骨组织及支架应力特性的实验为背景,通过对实验深入调研及基础理论的学习,利用医学图像处理、计算机仿真及软件工程技术,设计并实现了软骨组织三维重建及应力分析系统。本文采用直方图均衡化、中值滤波及形态学滤波算法对图像预处理,采用基于SIFT图像拼接算法,Ray Casting算法,实现图像拼接和三维绘制功能。本文设计的系统主要功能模块包括基于软骨组织切片图像的三维可视化模块和软骨组织及支架应力分析两部分。其中,三维可视化部分包括断层图像获取与输入、图像滤波与增强、图像拼接、断层图像插值及三维可视化等模块;而应力分析部分包括实验数据获取与输入、绘制数据散点图、数据曲线拟合等模块。此外,分别对上述功能模块及系统整体进行了一系列测试。本文软骨组织三维重建及应力分析系统是在Visual Studio 2010平台下,利用图像分割与配准工具箱(ITK)和可视化工具箱(VTK),采用C++程序设计语言编程实现。本文测试数据来源于中国医科大学骨科实验室提供的人工软骨组织激光虚拟断层图像、软骨组织应力数据。测试结果分析表明本文算法和方案达到设计要求。

关键词：软骨组织应力分析三维重建