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机器学习法筛选膝骨关节炎凋亡生物标志物及免疫浸润分析

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中国骨质疏松杂志 2025年第1期 21-26+77页

作者：赵连兴杜欣瑞马超刘凯孟令婷王杏如左媛王建忠内蒙古医科大学第二附属医院内蒙古医科大学

目的利用机器学习算法筛选膝骨关节炎中差异性凋亡相关基因(differential apoptosis-related genes, DARGs),以进一步鉴定相关生物标志物，阐释凋亡在膝骨关节炎发病机制中的作用。方法首先，通过GEO数据库下载并整合数据集GSE55235和... 详细信息

目的利用机器学习算法筛选膝骨关节炎中差异性凋亡相关基因(differential apoptosis-related genes, DARGs),以进一步鉴定相关生物标志物，阐释凋亡在膝骨关节炎发病机制中的作用。方法首先，通过GEO数据库下载并整合数据集GSE55235和GSE169077的基因表达矩阵，利用R包对整合的基因表达矩阵分别进行差异分析和WGCNA分析。而后将两种分析结果与genecards数据库中获取的凋亡相关基因取交集得到DARGs,对其进行GO、KEGG和GSEA富集分析。最后，通过cytoscape中的MCODE插件筛选DARGs蛋白质间相互作用关系最紧密的模块，运用lasso算法筛选出其中hub基因生物标志物，并在骨关节炎数据集GSE178557中绘制ROC曲线进行验证，对验证效果较好的hub基因生物标志物进行Gene-miRNA-转录因子-药物调控网络构建以及免疫浸润分析。结果经筛选共得到189个DARGs,经验证集验证最终得到7个可靠的hub基因生物标志物，并预测了这些基因的miRNA的调控网络和转录因子调控网络，并获得了对hub基因生物标志物有潜在作用的药物和免疫细胞浸润分析结果。结论凋亡在膝骨关节炎发病机制中具有重要作用，7个hub基因生物标志物包括TYROBP、COL14A1、CD74、LAMA4、COL5A1、MMP13、IGFBP5可以为诊断以及深入了解膝骨关节炎机制提供有价值的线索。

关键词：膝骨关节炎凋亡相关基因机器学习免疫浸润 WGCNA lasso算法

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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

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细胞外基质硬度对肿瘤进展的影响及治疗策略

中国组织工程研究 2025年第20期29卷 4286-4294页

作者：吴丽娟王振飞谭晓慧武颍彩郑艳玲代风雪内蒙古医科大学内蒙古自治区呼和浩特市010059 北京大学肿瘤医院内蒙古医院肿瘤分子诊断实验室/内蒙古医科大学附属肿瘤医院内蒙古自治区呼和浩特市010020

背景:细胞外基质是一个复杂的网络结构,不仅为组织构建提供了物理支撑,还在细胞的生存、增殖、分化、死亡等过程中发挥着重要调控作用。细胞外基质生物化学和生物力学性质的异常改变会显著影响肿瘤细胞的增殖、迁移、免疫逃逸及治疗抵... 详细信息

背景:细胞外基质是一个复杂的网络结构,不仅为组织构建提供了物理支撑,还在细胞的生存、增殖、分化、死亡等过程中发挥着重要调控作用。细胞外基质生物化学和生物力学性质的异常改变会显著影响肿瘤细胞的增殖、迁移、免疫逃逸及治疗抵抗等行为。硬度是细胞外基质的重要力学特性,基质硬度的异常与肿瘤进展紧密相关。目的:通过梳理近年来关于细胞外基质硬化的机制、高硬度基质对肿瘤进展的影响以及降低基质硬度治疗癌症等方面的最新研究进展,深化对细胞外基质力学特性的理解,提升对肿瘤进展复杂机制的认识,为肿瘤治疗提供新的思路和方向。方法:以“细胞外基质功能,细胞外基质硬度,胶原蛋白沉积交联,细胞外基质僵硬治疗,免疫治疗”为中文检索词,以“extracellular matrix function,extracellular matrix stiffness,collagen deposition cross-linking,extracellular matrix stiffness therapy,immunotherapy”为英文检索词,检索中国知网、PubMed数据库、万方数据库2016年1月至2024年6月发表的相关文献,最终纳入80篇文章进行综述。结果与结论:①细胞外基质中胶原蛋白和弹性蛋白的沉积和过度交联导致基质重塑,进而增加基质硬度,这种硬化激活了cyclin-D1、Rho/ROCK、p-PXN-Rac1-YAP、STAT3/p-STAT3等促癌信号通路,促进了癌细胞的增殖、转移、肿瘤微血管生成及免疫逃逸等恶性行为,加速了肿瘤的进展;②减少基质蛋白的沉积和交联可以降低基质硬度,不仅可以抑制多种促癌信号通路的活化,还能够增强药物在肿瘤部位的渗透和递送,是癌症治疗的新策略;③目前,基于基质降解以降低肿瘤硬度的药物正在研发中,少数药物已进入临床试验阶段,有望为肿瘤治疗提供新的有力武器。

关键词：基质硬度肿瘤细胞生物学行为癌症治疗免疫治疗细胞外基质工程化组织构建

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白细胞计数与静脉血栓栓塞的关联：双向孟德尔随机化研究

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中国临床药理学与治疗学 2025年

作者：郭展立王媛张磊李嘉媛李若柠冬颖孙建军内蒙古医科大学药学院内蒙古医科大学附属医院药学部

目的：探讨中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性细胞、嗜碱性细胞、淋巴细胞5种白细胞计数与静脉血栓栓塞（VTE）之间的因果关联。方法：利用孟德尔随机化（MR）分析方法，以5种白细胞相关的遗传变异基因作为工具变量，以VTE发生风险作为结局... 详细信息

目的：探讨中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性细胞、嗜碱性细胞、淋巴细胞5种白细胞计数与静脉血栓栓塞（VTE）之间的因果关联。方法：利用孟德尔随机化（MR）分析方法，以5种白细胞相关的遗传变异基因作为工具变量，以VTE发生风险作为结局变量，采用逆方差加权法（IVW）为主要分析方法，MR-Egger回归法、加权中位数（WME）、简单模型及加权模式法作为补充，对5种白细胞计数与VTE之间的因果关联进行分析，再进行反向MR分析。结果：中性粒细胞和淋巴细胞计数对VTE发生风险具有因果关联，其中中性粒细胞计数IVW（OR=0.867，95%CI：0.761-0.981，P=0.031），MR-Egger（OR=0.754，95%CI：0.571-0.996，P=0.048），加权中位数法（OR=0.846，95%CI：0.729-0.981，P=0.027），加权模型（OR=0.748，95%CI：0.595-0.942，P=0.014）；淋巴细胞计数IVW（OR=0.838，95%CI：0.741-0.949，P=0.005），加权中位数法（OR=0.024，95%CI：0.718-0.977，P=0.024）。反向MR分析表明VTE发生风险对中性粒细胞计数有因果关联，其中IVW（OR=0.989，95%CI：0.980-0.999，P=0.024）。结论：中性粒细胞与淋巴细胞计数对VTE发生风险有因果关联，中性粒细胞与淋巴细胞数量降低可能会增加VTE的发生风险；VTE发生风险对中性粒细胞计数有因果关联，VTE发生风险降低可能会增加中性粒细胞数量。需进一步研究来了解这种因果关系背后的潜在生物学机制。

关键词：静脉血栓栓塞血栓栓塞疾病白细胞计数孟德尔随机化

肺癌与肺结核在疾病发生与发展中相互影响的研究进展

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中国防痨杂志 2025年第1期47卷 102-111页

作者：刘瑞花萨日娜王芙蓉内蒙古自治区第四医院(内蒙古自治区胸科医院、内蒙古自治区公共卫生突发事件医疗救治中心)科研部呼和浩特010000 内蒙古自治区第四医院(内蒙古自治区胸科医院、内蒙古自治区公共卫生突发事件医疗救治中心)感染科呼和浩特010000

肺癌是我国癌症死亡的主要原因,同时,我国作为结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)感染的高发国家,拥有大量肺结核合并肺癌的患者群体。MTB感染重塑了宿主免疫系统,为肺癌的发生与发展提供了有利的微环境。目前,针对肺结核或... 详细信息

肺癌是我国癌症死亡的主要原因,同时,我国作为结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)感染的高发国家,拥有大量肺结核合并肺癌的患者群体。MTB感染重塑了宿主免疫系统,为肺癌的发生与发展提供了有利的微环境。目前,针对肺结核或肺癌的单一疗法,在肺结核合并肺癌的患者中效果有限,甚至可能相互干扰。笔者分析了MTB感染促进肺癌发生与发展的具体机制、肺癌与肺结核单独存在时的临床表现、肺结核合并肺癌患者的诊断过程,并进一步探讨了针对此类患者的综合治疗策略。

关键词：分枝杆菌,结核癌,非小细胞肺免疫综述

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

置入微创椎间融合器高度对青少年腰椎间盘突出症患者腰椎生物力学的影响

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中国组织工程研究 2025年第21期29卷 4421-4429页

作者：张若帆关欢欢何卓群张云凤金凤王志强王建忠李筱贺祝勇王海燕张凯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科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 内蒙古医科大学基础医学院人体解剖学教研室内蒙古自治区呼和浩特市010110 北京大学肿瘤医院内蒙古医院(内蒙古医科大学附属肿瘤医院) 内蒙古自治区呼和浩特市010010 乌兰察布市第二医院骨科内蒙古自治区乌兰察布市012000

背景:青少年腰椎间盘突出症是引起青少年腰疼的主要病因,目前绝大多数患者通过保守治疗干预,而当长期的非手术治疗尝试后,患者的症状没有得到充分缓解或者当患者出现神经麻痹或马尾神经受压的症状时,手术可能是防止进一步损伤的必要手段... 详细信息

背景:青少年腰椎间盘突出症是引起青少年腰疼的主要病因,目前绝大多数患者通过保守治疗干预,而当长期的非手术治疗尝试后,患者的症状没有得到充分缓解或者当患者出现神经麻痹或马尾神经受压的症状时,手术可能是防止进一步损伤的必要手段,而选择合适的椎间融合器至关重要。目的:探究青少年腰椎间盘突出症患者置入不同高度微创椎间融合器固定后对腰椎生物力学的影响。方法:采集一名17岁男性青少年腰椎间盘突出症患者(L4-5节段突出)的CT扫描资料,MIMICS三维重建后,选择用与实验对象椎间隙等高和高于椎间隙3 mm椎间融合器进行分析,设计重建两种可膨胀混合材料椎间融合器:融合器L前高11 mm、后高9 mm、宽9 mm、长28 mm;融合器H前高14 mm、后高11 mm、宽11 mm、长28 mm,并对腰椎融合器进行建模。将融合器与腰椎模型经过优化处理,逆向建模后导入ABAQUS并最终得到腰椎融合三维模型。模拟人体腰椎后伸、前屈、右侧弯、左侧弯等生理活动,得到相应应力云图,观察L4-5椎体在7种不同工况下的生物力学特征。结果与结论;(1)两种融合器终板最大应力均在前屈和后伸工况,前屈工况H融合器上、下终板应力值为(18.27±3.80)MPa和(15.02±3.24)MPa;L融合器上、下终板应力值为(9.16±0.05)MPa和(9.17±1.83)MPa;后伸工况H融合器上、下终板应力值为(19.11±4.03)MPa和(16.32±3.72)MPa;L融合器上、下终板应力值为(9.13±0.01)MPa和(4.92±1.01)MPa;(2)除中立位L5上终板,其余不同工况下H型融合器终板应力值均大于L型融合器终板,差异有显著性意义(P<0.05);(3)同一椎间隙中选择高度超过椎间隙高度3 mm的椎间融合器更稳定。

关键词：青少年腰椎间盘突出症椎间融合器内固定融合器高度有限元分析生物力学

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

有限元分析牙髓根尖周病根管治疗中的牙体力学性能

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中国组织工程研究 2025年第20期29卷 4295-4304页

作者：杨文静格根塔娜内蒙古医科大学附属医院内蒙古自治区呼和浩特市010050 内蒙古医科大学口腔医学院内蒙古自治区呼和浩特市010059

背景:根管治疗后牙髓根尖周病变患牙往往因失去较多健康牙体组织等原因导致抗折强度降低,如何增强牙齿抗折强度一直是临床医生密切关注的问题。有限元分析能直观地展示不同状态下患牙各个部分的受力情况,对牙体结构和材料力学性能等进... 详细信息

背景:根管治疗后牙髓根尖周病变患牙往往因失去较多健康牙体组织等原因导致抗折强度降低,如何增强牙齿抗折强度一直是临床医生密切关注的问题。有限元分析能直观地展示不同状态下患牙各个部分的受力情况,对牙体结构和材料力学性能等进行综合分析。目的:综述有限元分析在牙髓根尖周病根管治疗中的应用进展,并对未来的发展趋势进行展望。方法:在PubMed、Web of Science数据库和中国知网、万方数据库、维普数据库、中国生物医学文献服务系统中检索使用有限元法分析牙髓根尖周病根管治疗的相关文献,英文检索词为“FEA,finite element analysis,stress analysis,root canal treatment,pulp opening,root canal preparation,root canal filling,restoration”,中文检索词为“有限元分析,应力分析,牙髓根尖周病,根管治疗,开髓,根管预备,根管充填,修复”,最终纳入103篇文献进行综述。结果与结论:有限元分析可以通过构建牙体及周围组织的有限元模型分析牙齿在咀嚼、咬合等过程中的应力分布和变形情况。借助有限元分析,临床研究者能够对牙髓根尖周病根管治疗中不同开髓洞型、根管预备方式、根管充填材料及修复方案等对牙体力学性能的影响进行分析,从而选择出最佳的治疗方案,提高治疗效果和患者预后。有限元分析有助于医生在临床治疗中减少牙体组织的损失,提高治疗效果和患者预后。有限元模型是对实际情况的简化,需结合临床试验进行综合分析。

关键词：有限元分析应力分析牙髓根尖周病根管治疗开髓根管预备根管充填修复工程化口腔材料

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