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露天矿区环境下GPS/INS组合导航算法研究

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大地测量与地球动力学 2025年第1期45卷 29-35页

作者：郝婷崔丽珍杜永兴马宝良内蒙古科技大学数智产业学院内蒙古自治区包头市014010

针对露天矿区道路窄、弯道多,沿途布满碎石、路面颠簸不平,导致运输车辆在定位时出现系统模型异常及量测噪声不确定性的问题,提出一种带有噪声估计器的SVD-AUKF算法。该算法通过对协方差矩阵进行奇异值分解,抑制滤波过程中出现的病态矩... 详细信息

针对露天矿区道路窄、弯道多,沿途布满碎石、路面颠簸不平,导致运输车辆在定位时出现系统模型异常及量测噪声不确定性的问题,提出一种带有噪声估计器的SVD-AUKF算法。该算法通过对协方差矩阵进行奇异值分解,抑制滤波过程中出现的病态矩阵,利用Sage-Husa估计器对量测噪声进行估计,减少系统状态误差,引入自适应因子实时修正系统模型误差以抑制滤波发散。将提出的SVD-AUKF算法应用于GPS/INS组合导航系统模型,并在矿山环境下进行车载实验,结果表明,新算法适用性好,相较AUKF算法,每个定位点在东、北、天方向上的位置精度分别提高50.69%、51.20%、48.54%,速度精度分别提高31.24%、33.83%、31.30%,能够有效改善滤波性能,提高系统定位精度。

关键词：无迹卡尔曼滤波 Sage-Husa估计器 SVD-AUKF 松组合露天矿区

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椎间盘退变中胶原蛋白的代谢失衡

中国组织工程研究 2025年第14期29卷 3011-3019页

作者：董亦直宋鑫越姚鸣宇朱赫吴瑞霞都亚新祝勇内蒙古医科大学内蒙古自治区呼和浩特市010107 北京大学肿瘤医院内蒙古医院内蒙古自治区呼和浩特市010000

背景:腰椎间盘退行性疾病是导致腰痛和下肢神经症状的常见疾病。胶原代谢的平衡在维持椎间盘的稳定中发挥着重要的作用。目的:对椎间盘退变中胶原蛋白代谢失衡的研究进展作一综述。方法:由第一作者在中国知网、PubMed、Web of Science... 详细信息

背景:腰椎间盘退行性疾病是导致腰痛和下肢神经症状的常见疾病。胶原代谢的平衡在维持椎间盘的稳定中发挥着重要的作用。目的:对椎间盘退变中胶原蛋白代谢失衡的研究进展作一综述。方法:由第一作者在中国知网、PubMed、Web of Science数据库中检索2024年5月之前发表的相关文章,中文检索词为“椎间盘退变疾病”“胶原代谢”“胶原酶家族”“胶原合成相关因子”“细胞因子”,英文检索词为“degenerative disc disease”“Collagen metabolism”“Collagenase family”“Collagen synthesis related factors”“Collagen breakdown related factors”。最终纳入76篇文献进行综述。结果与结论:在椎间盘退变的过程中,胶原蛋白代谢的平衡在维持正常椎间盘的稳定中起到至关重要的作用。当椎间盘发生退变时,椎间盘内分泌大量促炎因子、胶原酶,并发生氧化应激反应等,使椎间盘内胶原蛋白分解增加,同时抑制生长因子、胶原蛋白合成酶、胶原蛋合成相关因子的生成,使椎间盘内胶原蛋白合成减少。上述两种情况共同作用使椎间盘内胶原蛋白的代谢平衡被打破,进一步加剧了椎间盘退变的进程。

关键词：腰椎间盘退行性疾病胶原代谢胶原酶家族胶原合成相关因子胶原分解相关因子综述

有限元法构建退行性脊柱侧弯模型:病因与治疗中的生物力学分析

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中国组织工程研究 2025年第3期29卷 572-578页

作者：贺凯邢文华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:退行性脊柱侧弯是指发生在成年之后,脊柱冠状面Cobb角度>10°伴有矢状面畸形和旋转脱位,常常产生脊髓、神经受压症状,如腰疼、下肢疼痛、麻木、无力、神经源性跛行等。有限元法是一种计算机建模的力学分析技术,通过建立数字化网格... 详细信息

背景:退行性脊柱侧弯是指发生在成年之后,脊柱冠状面Cobb角度>10°伴有矢状面畸形和旋转脱位,常常产生脊髓、神经受压症状,如腰疼、下肢疼痛、麻木、无力、神经源性跛行等。有限元法是一种计算机建模的力学分析技术,通过建立数字化网格模型,能真实还原人类脊柱模型并可进行脊柱力学研究。目的:综述有限元法在退行性脊柱侧弯病因及治疗中的应用。方法:在文献数据库中国知网、PubMed、Web of Science中检索2023年10月之前发表的有关有限元分析法在退行性脊柱侧弯中应用的文献,英文检索词为finite element anaysis,biomechanics,stress analysis,degenerative scoliosis,adult spinal deformity,中文检索词为有限元分析法、生物力学、应力分析、退变性脊柱侧凸、成年性脊柱侧凸。最终纳入文献54篇。结果与结论:①运用有限元法构建的退行性脊柱侧弯模型得出的生物力学研究结果,与体内试验研究结果相同,证明有限元法在退行性脊柱侧弯中具有较高的实用价值;②通过有限元法对退行性脊柱侧弯的病因与治疗进行研究,有利于预防其发生、减缓其进展、制定出更合适的治疗方案、减少手术并发症出现、促进患者术后康复等;③有限元法从材料单一的骨性结构逐渐发展到纳入肌肉韧带等软组织的阶段,且小样本含量越来越无法满足研究需要;④有限元法在退行性脊柱侧弯领域有较大的发展空间。

关键词：退行性脊柱侧弯成人性脊柱侧弯有限元分析法生物力学应力分析综述

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

MicroRNA-214调控骨关节炎软骨和软骨下骨代谢的机制

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中国组织工程研究 2025年第12期29卷 2466-2474页

作者：天生王玺王永成刘亚宁阳鸿全内蒙古科技大学包头医学院研究生院内蒙古自治区包头市014000 广安市广安区人民医院四川省广安市638000 内蒙古医科大学内蒙古自治区呼和浩特市010000 内蒙古自治区人民医院骨科中心内蒙古自治区呼和浩特010000

背景:microRNA-214(miR-214)在骨质疏松中的作用国内外已有相关报道,而miR-214与骨关节炎关节软骨及软骨下骨退变之间的相互关系尚不清楚。目的:探讨miR-214与小鼠膝骨关节炎软骨及软骨下骨退变之间存在的关系。方法:取30只C57BL/6J小... 详细信息

背景:microRNA-214(miR-214)在骨质疏松中的作用国内外已有相关报道,而miR-214与骨关节炎关节软骨及软骨下骨退变之间的相互关系尚不清楚。目的:探讨miR-214与小鼠膝骨关节炎软骨及软骨下骨退变之间存在的关系。方法:取30只C57BL/6J小鼠随机分组:①实验一:分为假手术组和内侧半月板失稳组(n=3),分别进行苏木精-伊红染色和荧光定量PCR检测miR-214基因的表达变化;②实验二:分为假手术组、内侧半月板失稳组、内侧半月板失稳+空载腺病毒组(空载组)、内侧半月板失稳+miR-214拮抗剂过表达腺病毒组(拮抗剂组)(n=6),术后4周各组分别取软骨组织,进行苏木精-伊红、番红O固绿、甲苯胺蓝染色分析;荧光定量PCR、Western blot检测关节软骨中相关因子的表达情况。结果与结论:①实验一中,苏木精-伊红染色结果显示,与假手术组相比,内侧半月板失稳组可见软骨退变;荧光定量PCR检测结果显示,所有样本均有miR-214表达,而内侧半月板失稳组软骨样本中miR-214的表达水平明显高于假手术组(P区Y框转录因子9、Runt相关转录因子2、骨桥蛋白的相对表达水平低于假手术组及拮抗剂组(P<0.05);而金属基质蛋白酶13的相对表达水平在内侧半月板失稳组、空载组高于假手术组及拮抗剂组(P<0.05);⑤实验二荧光定量PCR检测结果显示,与假手术组比较,肿瘤坏死因子α和白细胞介素6 mRNA的相对表达量在内侧半月板失稳组、空载组中表达相对较高,拮抗剂组中表达相对较低(P<0.05);内侧半月板失稳组、空载组高于拮抗剂组(P<0.05);⑥结果表明,骨关节炎小鼠模型的关节软骨中miR-214表达水平明显升高,提示miR-214表达水平的升高与骨关节炎有密切联系;而在骨关节炎小鼠模型膝关节腔内注入miR-214拮抗剂,可以延缓关节软骨退化、促进软骨下骨重塑,改善骨关节炎进展。

关键词： microRNA-214 骨关节炎关节软骨肿瘤坏死因子α 白细胞介素6 软骨下骨

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

IP3R2及RYR2介导Ca^(2+)信号在急性一氧化碳中毒迟发性脑病小鼠模型中的表达

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中国组织工程研究 2025年第2期29卷 254-261页

作者：赵吉利孟天予岳雅蓉张鑫杜文倩张鑫宇薛慧项文平内蒙古科技大学包头医学院中心临床医学院内蒙古自治区包头市014040 包头市中心医院神经内科内蒙古自治区包头市014040 包头市蒙医中医医院内蒙古自治区包头市014040

背景:研究发现星形胶质细胞中Ca^(2+)的表达与认知功能密切相关,目前由1,4,5-三磷酸肌醇受体(Inositol 1,4,5-trisphosphate receptors,IP3Rs)2、兰尼碱受体(ryanodine receptors,RYRs)2受体及其调控的Ca^(2+)信号通路已经成为认知障碍相关疾病研究的热点。目的:研究急性一氧化碳中毒迟发性脑病动物模型中,海马组织内星形胶质细胞和IP3R2、RYR2介导的Ca^(2+)信号的表达情况,探索急性一氧化碳中毒迟发性脑病可能的发病机制。方法:Morris水迷宫实验筛选认知功能合格的C57BL小鼠随机分为对照组、实验组,实验组小鼠采用静态吸入一氧化碳建立急性一氧化碳中毒迟发性脑病模型,对照组小鼠吸入等量空气。造模后第21天,利用Morris水迷宫、苏木精-伊红染色、Western blot、免疫荧光双标法、Ca^(2+)荧光探针检测中毒小鼠行为学及神经元改变、星形胶质细胞特异性标记物胶质纤维酸性蛋白及IP3R2、RYR2受体、星形胶质细胞内Ca^(2+)浓度变化。结果与结论:①Morris水迷宫实验发现与对照组相比,实验组小鼠逃避潜伏期明显延长(P区IP3R2、RYR2分别和胶质纤维酸性蛋白存在共表达,且实验组海马区IP3R2、RYR2和胶质纤维酸性蛋白表达均上调(P区IP3R2、RYR2及胶质纤维酸性蛋白的蛋白表达均增多(P区星形胶质细胞内Ca^(2+)浓度明显升高(P<0.05);⑥结果说明,星形胶质细胞可能通过介导IP3R2、RYR2受体影响Ca^(2+)信号,进而使一氧化碳中毒的小鼠认知功能受损,最终导致急性一氧化碳中毒迟发性脑病发生。

关键词：急性一氧化碳中毒迟发性脑病星形胶质细胞 IP3R2受体 RYR2受体钙信号认知功能

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

单细胞转录组测序在椎间盘退变中的靶向生物标志物

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中国组织工程研究 2025年第20期29卷 4351-4360页

作者：刘兆峰杨学军内蒙古医科大学内蒙古自治区呼和浩特市010030 内蒙古医科大学第二附属医院脊柱外科中心A区内蒙古自治区呼和浩特市010000

背景:椎间盘退变是下腰痛最常见的原因,然而其发病机制尚不完全清楚,因此探索预防和治疗椎间盘退变的新策略势在必行。单细胞转录组测序技术可以在单个细胞水平对mRNA进行高通量测序,揭示细胞的异质性和特定亚群,深入了解椎间盘退变发... 详细信息

背景:椎间盘退变是下腰痛最常见的原因,然而其发病机制尚不完全清楚,因此探索预防和治疗椎间盘退变的新策略势在必行。单细胞转录组测序技术可以在单个细胞水平对mRNA进行高通量测序,揭示细胞的异质性和特定亚群,深入了解椎间盘退变发生发展的调控机制,提高对于潜在靶点的识别,促进早期诊断和治疗的探索。目的:了解单细胞转录组测序技术及其主要流程并综述近几年单细胞转录组测序技术在椎间盘退变中的研究进展,探讨其在发现靶向生物标志物方面的应用潜力。方法:应用计算机检索PubMed、Web of Science、中国知网、万方数据库中2014年1月至2024年6月发表的相关文献,中文检索词为“单细胞转录组测序,测序技术,椎间盘退变,髓核,纤维环,软骨终板”,英文检索词为“single-cell RNA sequencing,sequencing technology,intervertebral disc degeneration,nucleus pulposus,annulus fibrosus,cartilage endplate”,排除重复性文献和非相关文献,共筛选出57篇文献进行综述分析。结果与结论:①单细胞转录组测序技术已成为研究单细胞水平基因表达的强有力工具,该技术在椎间盘退变中揭示了新的亚群及其功能,提高了对椎间盘退变病理过程的理解;识别了髓核中的几种新型细胞亚群,包括肥大软骨样髓核细胞、效应髓核细胞和稳态髓核细胞等,阐明了这些细胞亚群在椎间盘退变过程中所发挥的功能及分化路径,在椎间盘退变的不同阶段,这些细胞亚群的比例及主导群体有所不同;发现了新的纤维环细胞亚群Grem1+亚群和Lum+亚群,Grem1+是纤维环的常驻祖亚群,Sox9和Id1是其关键调控因子,与组织发育和细胞分化有关;Nr2f2和Creb5可能负责Lum+亚群的血管化功能,为椎间盘退变治疗和组织修复提供了潜在的细胞来源和调控靶点。②在软骨终板中发现的间充质软骨细胞可进一步细分为稳态、效应和调节性间充质软骨细胞,稳态软骨细胞主要参与骨化和胶原结合过程,调节软骨细胞主要参与刺激和控制反应,效应软骨细胞主要参与代谢过程。③退变椎间盘组织免疫细胞中的单核/巨噬细胞进一步富集为氧化应激、活化组织、稳态等单核/巨噬细胞,加深了对单核/巨噬细胞亚群在椎间盘退变进展过程中不同功能的理解,从而提供基于特定亚群的个性化治疗。总结了近年来单细胞转录组测序在椎间盘退变中的靶向生物标志物,为其诊断及治疗策略提供了新的见解。

关键词：单细胞转录组测序椎间盘退变椎间盘髓核纤维环测序技术高通量测序细胞亚群工程化组织构建

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