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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

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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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骨关节炎过程中葡萄糖代谢基因的筛选与验证

中国组织工程研究 2025年第20期29卷 4181-4189页

作者：柳可心马超刘凯郝茂辰王杏如孟令婷冬梅王建忠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创伤外科中心C区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骨质疏松科内蒙古自治区呼和浩特市010030

背景:葡萄糖代谢过程在维持机体正常生理功能中扮演着至关重要的角色,当葡萄糖代谢出现紊乱时,可能会导致一系列的健康问题。目前,骨关节炎中葡萄糖代谢相关分子机制和潜在基因靶点有待进一步研究。目的:通过生物信息学方法分析骨关节... 详细信息

背景:葡萄糖代谢过程在维持机体正常生理功能中扮演着至关重要的角色,当葡萄糖代谢出现紊乱时,可能会导致一系列的健康问题。目前,骨关节炎中葡萄糖代谢相关分子机制和潜在基因靶点有待进一步研究。目的:通过生物信息学方法分析骨关节炎中葡萄糖代谢相关基因,并利用体外细胞实验加以验证,以期为葡萄糖代谢角度防治骨关节炎提供新的思路。方法:使用GEO数据库和GeneCards数据库筛选出骨关节炎差异表达基因和葡萄糖代谢相关基因,两者取交集,得到骨关节炎和葡萄糖代谢共同相关的基因集合,采用GO和KEGG富集分析筛选这些基因的功能和通路。为了进一步研究这些基因之间的相互作用,构建蛋白-蛋白互作网络,并利用Cytoscape软件的计算方法来识别骨关节炎葡萄糖代谢的关键基因(Hub基因)。此外,采用CIBERSORT算法对GSE98918数据集免疫细胞浸润分析。最后通过体外细胞实验验证Hub基因的表达情况。结果与结论:①共获得134个骨关节炎葡萄糖代谢相关基因。②GO富集分析表明其主要参与对有毒物质的反应、炎症反应的正调节、对脂多糖的反应等过程。③KEGG富集分析表明其与PI3K-Akt信号通路、白细胞介素17信号通路、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路密切相关。④免疫浸润分析得到的主要免疫浸润细胞为巨噬细胞、单核细胞、静息状态下的NK细胞、调节性T细胞、CD8+T细胞。⑤体外细胞实验结果显示:相比于对照组,实验组中Hub基因SERPINF1、TAC1、GLUL、APOE、TMEM176A表达具有显著差异,HLA-DRA的mRNA表达没有统计学意义。结果显示:SERPINF1、TAC1、GLUL、APOE、TMEM176A可作为骨关节炎葡萄糖代谢的关键基因,有望成为防治骨关节炎的新靶点。

关键词：骨关节炎葡萄糖代谢生物信息学差异表达基因 PPI网络免疫浸润富集分析工程化组织构建

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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

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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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

服务业集聚区:现代服务业发展模式的新实践——以呼和浩特市新城区为例

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北方经济 2017年第1期 56-58页

作者：范志忠呼和浩特市新城区区委

服务业集聚区建设是现代服务业发展的突破口,是促进现代服务业发展的十分重要的战略举措。内蒙古呼和浩特市新城区在精心研究相关服务业集聚区建设的理论研究基础上,从新城区服务业发展、集聚区发展的实际出发,对现代服务业的可持续发... 详细信息

服务业集聚区建设是现代服务业发展的突破口,是促进现代服务业发展的十分重要的战略举措。内蒙古呼和浩特市新城区在精心研究相关服务业集聚区建设的理论研究基础上,从新城区服务业发展、集聚区发展的实际出发,对现代服务业的可持续发展模式进行了有力的尝试。

关键词：新城区现代服务业服务业集聚区

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