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有限元法在脊柱胸腰段骨折生物力学分析中的应用及发展方向

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中国组织工程研究 2025年第15期29卷 3244-3252页

作者：贺凯邢文华李峰刘胜祥白贤明周晨高旭乔宇何强高志宇郭圳包阿如汗李查德内蒙古医科大学内蒙古自治区呼和浩特市010110 内蒙古医科大学第二附属医院内蒙古自治区呼和浩特市010020 呼和浩特市第一医院内蒙古自治区呼和浩特市010030

背景:脊柱骨折最高发部位是胸腰段,其症状为后背部疼痛、后凸畸形、活动受限,或伴脊髓神经损伤引发下肢疼痛、麻木甚至截瘫等并发症。有限元法是一种数字化的计算机建模技术,能真实模拟实物模型并进行受力分析。目的:综述有限元法在脊... 详细信息

背景:脊柱骨折最高发部位是胸腰段,其症状为后背部疼痛、后凸畸形、活动受限,或伴脊髓神经损伤引发下肢疼痛、麻木甚至截瘫等并发症。有限元法是一种数字化的计算机建模技术,能真实模拟实物模型并进行受力分析。目的:综述有限元法在脊柱胸腰段骨折中的应用。方法:在中英文文献数据库PubMed、Web of Science、中国知网中检索2024年3月之前发表的有限元分析法在脊柱胸腰段骨折中应用的相关文献,中英文检索词为“有限元分析法(finite element analysis methods)”“生物力学(biomechanical phenomena)”“应力分析(stress analysis)”“胸腰椎骨折(thoracolumbar fractures)”“脊柱骨折(spinal fractures)”,最终纳入55篇文献。结果与结论:①通过有限元法对不同病因(骨质疏松性、创伤性、病理性)导致的胸腰椎骨折进行探索,有利于对各种类型胸腰椎骨折的生物力学特征有更加深刻的认识,完善对胸腰椎骨折的个性化和精细化治疗;②单一样本或数量较少样本的有限元分析具有偶然性,未来的有限元分析需要更大的样本数量来减少样本偶然性带来的误差;③仅骨骼的刚性结构不能满足实物的完整性所具有的生物力学工况,未来的有限元模型需要尽可能纳入实物的所有结构(例如肌肉、韧带等软组织);④有限元法在骨质疏松性和创伤性胸腰椎骨折方面的研究较多,未来需要进行更加深入的研究;病理性胸腰椎骨折领域的研究较少,未来研究范围较广。

关键词：脊柱骨折胸腰椎骨折有限元分析法生物力学应力分析综述

儿童颈项部腧穴三维数字可视化系统研发与应用

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中国组织工程研究 2025年第9期29卷 1834-1840页

作者：奥晓静李琨刘宇航杨潇暄王星李志军任小燕张少杰内蒙古医科大学中医学院内蒙古自治区呼和浩特市010110 内蒙古医科大学基础医学院解剖学教研室内蒙古自治区呼和浩特市010110 内蒙古医科大学研究生院内蒙古自治区呼和浩特市010000 内蒙古触点数字科技有限公司内蒙古自治区呼和浩特市010020 内蒙古医科大学数字医学中心内蒙古自治区呼和浩特市010059 内蒙古医科大学附属医院内分泌科内蒙古自治区呼和浩特市010059

背景:目前已有成人腧穴三维数字化、可视化系统的相关研究,但基于真实儿童数字化断层解剖数据集对儿童腧穴可视化相关的研究报道并不多见。目的:设计研发儿童颈项部腧穴数字三维可视化系统,为针灸学、经络腧穴学教学、针灸临床、针刺施... 详细信息

背景:目前已有成人腧穴三维数字化、可视化系统的相关研究,但基于真实儿童数字化断层解剖数据集对儿童腧穴可视化相关的研究报道并不多见。目的:设计研发儿童颈项部腧穴数字三维可视化系统,为针灸学、经络腧穴学教学、针灸临床、针刺施术手法练习及针刺安全性研究提供依据,并为研发儿童腧穴仿真系统提供基础。方法:基于真实学龄前男童断层解剖数据集,运用PhotoShop 2021与Digihuman Reconstruction System软件完成儿童颈项部三维数字化虚拟解剖模型及内部多器官三维重建;通过Unity数据库语言编制风府、风池等11个腧穴的数据库;在Unity3D软件中整合儿童颈项部解剖立体模型、腧穴数据库及编写针刺操作代码,成功创建集仿真腧穴定位、三维腧穴解剖、针刺训练、临床教学及针刺安全性研究等多功能于一体的儿童颈项部腧穴三维数字可视化系统。结果与结论:①该研究基于真实儿童标本,采用手动逐层分割断面图像法以最大程度确保3D模型精度。使用3D软件Digihuman Reconstruction System提取和保存独立分割数据,与PhotoShop 2021软件共同完成儿童颈项部外层皮肤与其内部骨性结构、颈部脊髓、血管和神经、肌肉及韧带等数十个三维重建解剖结构模型。于MeshLab软件中完成各独立结构基本形态和整体轮廓完整性核验工作,并利用3-maticresearch13.0软件进行最终精细化调校及解剖位置确认,成功模拟还原学龄前儿童颈项部真实解剖形态。②依据并参考中华人民共和国国家标准收集整理儿童颈项部常用腧穴的名称、所属经脉、定位、局部解剖、进针层次、针刺方法、针刺意外与预防、腧穴主治、二维解剖断层图像等8个方面内容形成腧穴数据库。③运用Unity3D软件将儿童颈项部三维模型、针刺模拟操作和腧穴数据库三者整合,成功构建三维数字儿童颈项部腧穴可视化系统。该系统可显示儿童颈项部腧穴的信息、二维三维解剖结构,并实现了儿童颈项部腧穴的二维、三维针刺模拟功能及针刺安全性研究功能。基于真实儿童标本超薄断层解剖数据集,构建了首个儿童颈项部腧穴三维数字化、可视化系统,较既往腧穴系统更贴合亚洲儿童的解剖形态学发育特点,在针刺安全性研究、临床教学及针刺模拟训练等领域具有极高的应用价值。

关键词：腧穴三维可视化断层解剖仿真系统儿童

儿童颈椎神经弓中心软骨联合形态发育的数字解剖学特征

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中国组织工程研究 2025年第15期29卷 3138-3146页

作者：伊钰营孙瑞芬尹兆正李磊张凤珍李梓瑜李琨任小燕王星张少杰内蒙古医科大学研究生院内蒙古自治区呼和浩特市010110 内蒙古医科大学第二附属医院影像中心内蒙古自治区呼和浩特市010000 内蒙古医科大学基础医学院人体解剖教研室内蒙古自治区呼和浩特市010110 内蒙古医科大学数字医学中心内蒙古自治区呼和浩特市010110 内蒙古医科大学附属医院内分泌科内蒙古自治区呼和浩特市010050

背景:随着国内外学者对儿童颈椎相关疾病重视程度的提升,探知不同年龄儿童颈椎形态发育解剖学指标及变化规律的需求不断提高。目的:通过测量1-6岁儿童C_(2)-C_(7)神经弓中心软骨联合解剖学位置指标,探讨及分析儿童不同年龄和椎序间形态... 详细信息

背景:随着国内外学者对儿童颈椎相关疾病重视程度的提升,探知不同年龄儿童颈椎形态发育解剖学指标及变化规律的需求不断提高。目的:通过测量1-6岁儿童C_(2)-C_(7)神经弓中心软骨联合解剖学位置指标,探讨及分析儿童不同年龄和椎序间形态发育的变化规律。方法:回顾性收集了省级三甲医院1-6岁儿童正常颈椎CT影像资料160例,按照1周岁为一个年龄组分6组,将连续扫描的颈椎断层影像原始数据导入Mimics 16.0软件中,在二维图像窗口下,选择Measurements测量工具分别在冠状面及横断面上对颈椎C_(2)-C_(7)节段神经弓中心软骨联合的解剖学位置指标进行测量和分析。结果与结论:①C_(2)-C_(7)神经弓中心软骨联合两侧间距离、神经弓中心软骨联合左右侧与横突的距离均随着年龄增长逐渐增大,各颈椎节段椎骨整体发育较神经弓中心软骨联合骨化速度快;②C_(2)-C_(7)神经弓中心软骨联合两侧横断面夹角随年龄增长逐渐增大、神经弓中心软骨联合左右侧与椎体前后缘的夹角均逐渐减小,颈椎节段神经弓中心软骨联合两侧趋于向椎弓部位生长,主要促进椎弓的生长发育;③除C_(7)以外,其他椎段随着颈椎下行神经弓中心软骨联合两侧冠状面夹角变化较小,颈椎的神经弓中心软骨联合更偏向于纵向生长与骨化;④C_(7)的神经弓中心软骨联合位置变化与其余颈椎节段有明显差异;⑤儿童C_(2)-C_(7)神经弓中心软骨联合位置解剖学指标在不同年龄段和不同椎体之间有明显发育规律,且这些规律有助于儿童颈椎疾病的临床诊断与治疗。

关键词：儿童颈椎颈椎疾病神经弓中心软骨联合形态发育

有限元分析技术在膝关节生物力学应用中的特点与优势

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中国组织工程研究 2025年第15期29卷 3253-3261页

作者：郭欢萱康志杰白小龙田晓燕金凤内蒙古医科大学附属医院影像诊断科内蒙古自治区呼和浩特市010010 内蒙古医科大学研究生院内蒙古自治区呼和浩特市010010

背景:有限元分析是一种先进的计算机工程技术,利用数学近似的方法对真实人体进行模拟,可以真实反映膝关节结构内部的生物力学特征,为理解膝关节疾病发病机制、优化手术方案以及开发新型植入材料提供了有效的工具。目的:对膝关节有限元... 详细信息

背景:有限元分析是一种先进的计算机工程技术,利用数学近似的方法对真实人体进行模拟,可以真实反映膝关节结构内部的生物力学特征,为理解膝关节疾病发病机制、优化手术方案以及开发新型植入材料提供了有效的工具。目的:对膝关节有限元模型的建立及其在膝关节疾病研究中的应用进行综述,并展望了未来的发展趋势。方法:第一作者于2024年4月以“Finite Element Analysis,FEA,knee joint,Finite Element Model,Knee Biomechanics,Knee Osteoarthritis,Knee Prosthesis,Knee Ligaments,Meniscus”为英文检索词在PubMed和EI数据库进行检索,以“有限元分析,有限元模型,膝关节,生物力学,骨关节炎,计算模型,膝关节假体,膝关节韧带,半月板”为中文检索词在中国知网和万方数据库进行检索,最终纳入75篇文献进行分析。结果与结论:①有限元分析法利用医学影像数据获得三维人体模型,将复杂的人体关节结构简化为有限且相互连接的单元,通过对模型施加外部载荷,直观地显示膝关节内部的应力分布。②研究者通过有限元分析深入研究膝关节在不同工况下的内部应力和应变分布,可发现膝关节内部载荷分配平衡改变时,关节软骨的过度载荷及部分区域的负荷下降,这种长期异常应力会引起软骨变形和磨损,最终缺失,对于理解生物力学因素如何引起膝关节退行性变至关重要。③有研究通过有限元分析评估膝骨关节炎患者采用太极拳、步态调整等物理治疗方法的效果,结果显示这些治疗方法减少了软骨的过度负荷,为临床治疗提供了科学理论依据。④临床医生通过有限元分析在手术前进行三维重建、数据测量和模拟手术,能够优化手术治疗策略;此外,还可以通过模拟不同假体的力学特征,改进假体的形状、材料和固定方式,减少患者的并发症,提高患者的治疗效果。⑤人工智能与有限元分析相结合使得有限元模型的构建更为精确和易于操作,极大提高了临床医生医疗实践的效率和患者的治疗效果。⑥有限元分析仅是数字化的模拟,与真实物理状态仍存在一定差异。

关键词：膝关节关节软骨半月板生物力学有限元分析有限元模型膝骨关节炎关节置换人工智能综述

13-18岁青少年颈椎关节突关节发育特征的数字化三维形态分析

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中国组织工程研究 2025年第21期29卷 4486-4491页

作者：李贵花和雨洁史君李琨张少杰刘路李志军王星内蒙古自治区监狱管理局第一医院内蒙古自治区呼和浩特市010000 内蒙古医科大学基础医学院解剖学教研室内蒙古自治区呼和浩特市010110 内蒙古医科大学基础医学院生理学教研室内蒙古自治区呼和浩特市010110 内蒙古医科大学基础医学院数字医学中心内蒙古自治区呼和浩特市010110

背景:颈椎关节突关节作为颈椎后柱的重要解剖结构,在颈部活动、应力传导以及维持颈椎稳定性中发挥重要的作用。近年来通过解剖学和生物力学研究表明,颈椎关节突关节不对称可引起关节突关节的退变,颈椎关节突关节的退变可能是引起青年人... 详细信息

背景:颈椎关节突关节作为颈椎后柱的重要解剖结构,在颈部活动、应力传导以及维持颈椎稳定性中发挥重要的作用。近年来通过解剖学和生物力学研究表明,颈椎关节突关节不对称可引起关节突关节的退变,颈椎关节突关节的退变可能是引起青年人颈椎退变的主要原因。现有研究多集中在成人,国内对于学龄前儿童、学龄期儿童也有报道,而对于青少年颈椎小关节形态相关参数鲜有报道。目的:通过三维重建青少年颈椎关节突关节,测量其相关形态参数,并与儿童和成年人进行比较分析,探讨颈椎小关节形态发育的增龄变化规律,为临床颈椎小关节源性颈椎病的诊治和预防提供理论依据。方法:选择13-18岁青少年62例,行颈椎螺旋CT扫描后三维重建,要求无骨质破坏、肿瘤、畸形、骨折等,椎骨形态结构未发生改变,既往无脊柱相关手术,监护人对试验方案知情同意。按年龄分组,A组年龄为13-14岁,B组年龄为15-16岁,C组年龄为17-18岁。对各组青少年进行C_2-C_7关节突关节相关形态测量及统计分析。结果与结论:(1)3组关节突关节面高和关节面宽在随椎序的变化中,分别呈递减和递增趋势,下关节突关节面的高和宽均大于上关节面的相应指标;(2)关节突关节内高在3组年龄中,最小值均位于C5,且与年龄呈正相关变化;(3)关节突关节面间隙在3组中,A组C_(4-5)、B组C_(3-4)和C组C_(4-5)明显大于各组其余间隙;A、B组除C_(4-5)外,其余无显著性差异;C组除C_(2-3)其余椎序间关节面间隙均明显大于A、B组;(4)提示颈椎关节突关节面的形态随椎序的增加,逐渐由圆形过渡到椭圆形;在组间比较中,关节面高较关节面宽受年龄影响明显;各节段下关节面的面积均大于上关节面的面积,仅在C_(4-5)和C_(5-6)形态和面积有显著性差异;加之关节突关节内高最小值均位于C5,关节突关节面间隙明显增宽处也主要位于C_(3-4)和C(_4-5),因此颈椎失稳多发生于中位节段。

关键词：青少年颈椎关节突关节数字化形态三维重建

青少年颈椎间盘突出症有限元模型建立及应力分析

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中国组织工程研究 2025年第3期29卷 448-454页

作者：赵宇昕亮亮金凤许阳阳康志杰方源和雨洁王星王海燕李筱贺内蒙古医科大学基础医学院人体解剖教研室内蒙古自治区呼和浩特市010010 内蒙古医科大学第一临床医学院内蒙古自治区呼和浩特市010010 内蒙古医科大学附属医院影像科内蒙古自治区呼和浩特市010010 长治市人民医院康复医学科山西省长治市046000

背景:颈椎间盘突出症可引起肩颈部疼痛、上肢放射性疼痛,发病率逐年上升并趋于年轻化,充分了解青少年颈椎生物力学特点,对于延缓青少年颈椎间盘突出症具有重要意义。目的:利用有限元分析技术重建正常青少年及青少年颈椎间盘突出症患者... 详细信息

背景:颈椎间盘突出症可引起肩颈部疼痛、上肢放射性疼痛,发病率逐年上升并趋于年轻化,充分了解青少年颈椎生物力学特点,对于延缓青少年颈椎间盘突出症具有重要意义。目的:利用有限元分析技术重建正常青少年及青少年颈椎间盘突出症患者的颈椎模型,分析C_(1)-T_(1)颈椎椎体活动度和纤维环、髓核、终板及小关节软骨的生物力学特征。方法:选择正常青少年和青少年颈椎间盘突出症患者各1例,将连续扫描的颈椎CT原始影像数据以DICOM格式导入Mimics 21.0,分别重建C_(1)-T_(1);随后将建立好的模型导入3-Matic软件进行椎间盘重建,将完善的模型导入Hypermesh软件,对椎体、髓核、纤维环、韧带进行网格划分,生成有效的几何模型,赋予材料属性后将最终模型导入ABAQUS软件中。观察C_(1)-C_(7)各节段颈椎椎体在不同工况下的关节活动度,并分析各节段颈椎纤维环、髓核、终板及小关节软骨的生物力学特征。结果与结论:(1)正常青少年与颈椎间盘突出症青少年患者颈椎模型C1在6种工况下的关节活动度均高于其他椎体,且正常青少年各节段颈椎椎体活动度均大于颈椎间盘突出症青少年患者;(2)正常青少年颈椎模型纤维环及髓核应力最大值在C_(2-3)左侧屈工况(0.43 MPa,0.17 MPa),颈椎间盘突出症青少年患者颈椎模型应力最大值在C_(7)-T_(1)左侧屈工况(0.54 MPa,0.18 MPa);(3)正常青少年颈椎模型终板应力最大值在C_(3)上终板左侧屈工况(1.46 MPa),颈椎间盘突出症青少年患者模型终板应力最大值在C7下终板左侧屈工况(1.32 MPa);(4)正常青少年颈椎小关节软骨应力最大值在C_(2-3)左旋转工况(0.98 MPa),颈椎间盘突出青少年患者的小关节软骨在不同工况下以C_(1-2)应力增加最明显,应力最大在左侧屈(3.50 MPa);(5)提示与正常青少年相比,颈椎间盘突出症青少年患者颈椎曲度改变,颈椎整体关节活动度下降;颈椎间盘突出症青少年患者纤维环、髓核及终板在C_(7)-T_(1)节段应力明显增大;C_(1-2)左侧小关节软骨应力明显,颈椎曲度异常可能是引起应力改变的主要因素。

关键词：青少年颈椎间盘突出症颈椎应力有限元分析生物力学

呼和浩特盆地西部饮用水砷含量分析及其富砷因素探讨

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环境与健康杂志 1993年第2期10卷 56-58页

作者：范成万娜仁高娃张玉敏张阁有李浩岱沁周炎勋马亮罗振东呼和浩特市卫生防疫站 010020

本文从环境卫生、永文地质及地貌特征阐明呼和浩特盆地西部饮用水砷含量分布规律,并就地下水富砷因素作了探讨。结果表明,冲湖积平原浅层井水砷含量<0.01～1.86mg/L。超标率22.99％(我国卫生标准为0.05mg/L),最高水砷含量超标36倍,分布... 详细信息

本文从环境卫生、永文地质及地貌特征阐明呼和浩特盆地西部饮用水砷含量分布规律,并就地下水富砷因素作了探讨。结果表明,冲湖积平原浅层井水砷含量卫生标准为0.05mg/L),最高水砷含量超标36倍,分布不均匀呈局灶状。深层水砷含量呼和浩特盆地西部富含高砷地下水具有地球化学特性。改水降砷集中供水可选用黄河渠系水。

关键词：饮用水砷地球化学盆地卫生

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应用蒸发除去乙醇的方法测定酒中锰

环境与健康杂志 2000年第Z1期17卷 62-63页

作者：张春丽娜仁高娃赵洪涛张海燕师邱毅赵瑛呼和浩特市卫生防疫站 010020 呼和浩特市卫生防疫站010020 呼和浩特市卫生防疫站010020 呼和浩特市卫生防疫站010020 内蒙古自治区卫生防疫站包头市卫生防疫站

　　为使酒样前处理能更简便省时,本文试验了酒样不需消化,应用蒸发除去乙醇的方法直接用火焰原子吸收法测定,结果令人满意.……

关键词：应用蒸发除去乙醇方法原子吸收法测定直接用前处理试验火焰

内蒙古自治区猪带绦虫、囊虫病流行病学调查报告

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中国人兽共患病杂志 2000年第4期16卷 106-108页

作者：张斌霍守梁其其格莎仁内蒙卫生防疫站呼和浩特市010020

猪带绦虫、囊虫病是我国重要的人兽共患寄生虫病之一，内蒙有些地区曾发生过地方性流行，但资料有限，特别是近年由于生猪市场开放，屠宰未有严格的管理和检疫手段，猪带绦虫、囊虫病又有抬头趋势。为开展对其防治工作，掌握全区猪带绦... 详细信息

猪带绦虫、囊虫病是我国重要的人兽共患寄生虫病之一，内蒙有些地区曾发生过地方性流行，但资料有限，特别是近年由于生猪市场开放，屠宰未有严格的管理和检疫手段，猪带绦虫、囊虫病又有抬头趋势。为开展对其防治工作，掌握全区猪带绦虫、囊虫病分布状况、流行特点，1996～1998年在5个盟(市)、6个旗(县)、10个调查点开展流行病学调查，现总结如下：1 调查对象和方法1.1 调查点的选择在哲里木盟盟医院囊虫病专科门诊查询1994～1995年门诊脑囊虫病例，根据病人地区分布情况选择调查点，全区在5个盟(市)，6个旗(县)共选择10个调查点。1.2 调查对象每个点整群抽取2周岁以上人群400人为调查对象。10个点共调查4092人，其中成人1961人、中学生823人、小学生1207人、儿童101人。每个点调查猪50头。1.3 调查方法1.3.1 流行因素调查每点逐户、逐人询问、登记生活习惯、猪的饲养、厕所设施、猪带绦虫囊虫病史、文化水平、经济水平等情况。1.3.2 人群囊虫病感染调查1.***.2.1 囊虫病血清学调查受检者血清采用间接血凝试验(IHA)检测，致敏血球与标准阳性血清由哲盟畜牧研究所提供，血清滴度≥1:4(++)，定为阳性。1.***.2.2 囊虫病现患调查有临床症状、体征、血清检测阳性者，再用CT进行头部探测确诊。

关键词：猪带涤虫囊虫病流行病学防治内蒙古