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血小板衍生生长因子DD对人肌腱源性干细胞增殖和多向分化能力的影响

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中国组织工程研究 2025年第31期29卷 6649-6655页

作者：文华伟张青松汤明李亚楠谈鸿飞方禹舜武汉市第四医院湖北省武汉市430030 湖北省运动医学中心湖北省武汉市430030

背景:慢性肩袖损伤常伴有肌腱退变和肌腱干细胞功能受损,血小板衍生生长因子DD作为一种重要的细胞因子,对干细胞增殖和分化具有调节作用。目的:探讨血小板衍生生长因子DD对人慢性肩袖损伤组织来源肌腱干细胞增殖和多向分化能力的影响。... 详细信息

背景:慢性肩袖损伤常伴有肌腱退变和肌腱干细胞功能受损,血小板衍生生长因子DD作为一种重要的细胞因子,对干细胞增殖和分化具有调节作用。目的:探讨血小板衍生生长因子DD对人慢性肩袖损伤组织来源肌腱干细胞增殖和多向分化能力的影响。方法:获取人体慢性肩袖损伤组织标本并体外分离培养肌腱干细胞,免疫荧光染色观察细胞的骨架形态,流式检测肌腱干细胞表型表达。将肌腱干细胞分成2组:对照组不进行任何干预,血小板衍生生长因子DD组以5μg/mL血小板衍生生长因子DD干预,通过细胞增殖实验和三系分化实验评估血小板衍生生长因子DD对肌腱干细胞增殖和多向分化能力的影响。结果与结论:①血小板衍生生长因子DD组EdU阳性细胞数量较对照组显著增加(P<0.05),且肌腱干细胞更早进入快速增殖期,细胞呈对数增长;②血小板衍生生长因子DD组油红O染色、阿利新蓝染色、茜素红染色阳性面积较对照组明显增大(P<0.05);③上述结果表明,血小板衍生生长因子DD显著促进肌腱干细胞的增殖和成脂、成骨、成软骨分化。

关键词：肌腱干细胞肌腱源性干细胞血小板衍生生长因子DD 肩袖损伤肩袖修复工程化干细胞

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PLGA/赖氨酸接枝氧化石墨烯纳米粒子复合支架对MC3T3细胞成骨分化的影响

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中国组织工程研究 2025年第4期29卷 707-712页

作者：余双奇丁凡万松陈伟张学俊陈东李强林作丽武汉市普仁医院脊柱外科湖北省武汉市430081 武汉市普仁医院社医办湖北省武汉市430081

背景:骨损伤后如何有效促进骨再生和骨重建一直是临床骨修复研究中的关键问题,利用生物和降解材料搭载生物活性因子在骨修复中具有优秀的应用前景。目的:探究赖氨酸接枝氧化石墨烯(LGA-g-GO)纳米粒子改性的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)... 详细信息

背景:骨损伤后如何有效促进骨再生和骨重建一直是临床骨修复研究中的关键问题,利用生物和降解材料搭载生物活性因子在骨修复中具有优秀的应用前景。目的:探究赖氨酸接枝氧化石墨烯(LGA-g-GO)纳米粒子改性的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)复合支架对成骨分化及新骨形成的影响。方法:将PLGA溶于二氯甲烷中,利用溶剂挥发法制备PLGA支架;将氧化石墨烯均匀分散于PLGA溶液中制备PLGA/GO复合支架;利用化学接枝法制备LGA-g-GO纳米粒子,将LGA-g-GO纳米粒子按不同的质量比(1%,2%,3%)与PLGA共混构建出PLGA/LGA-g-GO复合支架。表征5组支架的微观形貌、亲水性、蛋白吸附能力。将MC3T3细胞分别接种于5组支架表面,检测细胞增殖与成骨分化情况。结果与结论:①扫描电镜下可见PLGA支架表面光滑平坦,其余4组支架表面粗糙,并且随着LGA-g-GO纳米粒子加入量的增加,复合支架的表面粗糙程度加重;PLGA/LGA-g-GO(3%)复合支架的水接触角低于其他4组支架(P<0.05);PLGA/LGA-g-GO(1%,2%,3%)复合支架的蛋白吸附能力强于PLGA、PLGA/GO支架(P<0.05);②CCK-8检测显示,PLGA/LGA-g-GO(2%,3%)复合支架可促进MC3T3细胞的增殖;碱性磷酸酶染色与茜素红染色显示,PLGA/LGA-g-GO(2%,3%)组细胞碱性磷酸酶活性高于其他3组(P<0.05),PLGA/GO组、PLGA/LGA-g-GO(1%,2%,3%)组钙沉积多于PLGA组(P<0.05);③结果表明,PLGA/LGA-g-GO复合支架能够促进成骨细胞的增殖和成骨分化,有利于骨损伤后的骨再生和骨重建。

关键词：聚乳酸-羟基乙酸共聚物赖氨酸氧化石墨烯纳米粒子复合支架骨再生生物组织工程

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干细胞的趋电性迁移及机制

中国组织工程研究 2025年第23期29卷 4984-4992页

作者：韩芳舒晴贾绍辉田峻武汉体育学院运动医学院湖北省武汉市430079 武汉大学中南医院骨科康复科湖北省武汉市430071

背景:随着对干细胞技术研究的深入,如何使其准确归巢成为临床应用中的一大难题。除药物和趋化因子等信号的诱导外,电场也被广泛应用于指导干细胞的定向迁移,并可增强其迁移速度和定向性。目的:旨在分析总结电场对干细胞迁移特性的影响,... 详细信息

背景:随着对干细胞技术研究的深入,如何使其准确归巢成为临床应用中的一大难题。除药物和趋化因子等信号的诱导外,电场也被广泛应用于指导干细胞的定向迁移,并可增强其迁移速度和定向性。目的:旨在分析总结电场对干细胞迁移特性的影响,同时综述可能的作用机制。方法:通过检索Pub Med和中国知网数据库,收集截至2024年3月的相关文献,英文检索词:“stem cells,direct current electric field,pulsed electric field,migration,electric field device,mechanism”;中文检索词:“干细胞,直流电场,脉冲电场,迁移,电场装置,机制”。排除不能获取全文和与主题无关的文献。结果与结论:根据筛选要求共纳入58篇文献,包括中文文献15篇及英文文献43篇。文献以脂肪间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞、表皮干细胞、人胚胎干细胞和人诱导性多功能干细胞为研究对象,在迁移装置中研究电场的不同参数对上述干细胞迁移的影响及其机制。(1)电场作为一种简单、无创且稳定的干预方式在指导干细胞定向迁移的过程中起着积极作用;(2)不同类型的干细胞发生趋电性迁移的方向不同,同时大部分干细胞的迁移速度和定向性是随着电场强度增加而增加的;(3)不同的电场装置在观测干细胞迁移时的侧重点不同,可根据实验目的而择优选择相关装置;(4)不同干细胞趋电性迁移的机制不完全相同,多数干细胞迁移过程中有MAPK通路、ROCK活化以及PI3K功能的参与,同时还有其他蛋白质复合物与信号通路参与调控该过程;(5)除电场参数不同之外,细胞本身的衰老情况和培养环境也会对趋电性迁移的结果产生影响。总而言之,电场作为一种影响干细胞迁移特性的重要信号,与其他新兴材料结合在组织工程应用中展现出了一定的潜力,有望在指导干细胞归巢方面发挥更加重要的作用,促进骨组织再生和修复以及神经系统、自身免疫系统以及肿瘤等疾病的研究取得更大的突破。

关键词：干细胞电场趋电性迁移机制归巢效应物理因子电场装置细胞衰老培养环境

植物源外泌体样纳米囊泡刺激成骨细胞、抑制破骨细胞并促进成骨

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中国组织工程研究 2025年第31期29卷 6765-6771页

作者：药文鑫王毅蔡林冯晓波武汉大学中南医院疼痛科湖北省武汉市430071 武汉大学中南医院脊柱与骨肿瘤科湖北省武汉市430071

背景:骨质疏松症易引发病理性骨折且严重影响患者的生活质量,植物源外泌体样纳米囊泡在调节骨质疏松症骨平衡方面发挥着重要作用。目的:综述不同植物源外泌体样纳米囊泡在骨质疏松症治疗中的研究现状与展望。方法:通过计算机在PubMed、W... 详细信息

背景:骨质疏松症易引发病理性骨折且严重影响患者的生活质量,植物源外泌体样纳米囊泡在调节骨质疏松症骨平衡方面发挥着重要作用。目的:综述不同植物源外泌体样纳米囊泡在骨质疏松症治疗中的研究现状与展望。方法:通过计算机在PubMed、Web of Science、中国知网中检索1995年1月至2024年3月发表的相关文献,以“osteoporosis,plant-derived exosome-like nanovesicles,exosomes,osteoblasts,osteoclasts”为英文检索词,以“骨质疏松症,植物源外泌体样纳米囊泡,外泌体,成骨细胞,破骨细胞”为中文检索词,最终纳入53篇文献进行分析。结果与结论:植物源外泌体样纳米囊泡具有生物相容性、低毒性和天然靶向性等优点,这些特性不仅确保了其在体内的稳定存在与有效作用,还避免了不必要的免疫反应,为长期治疗策略的设计奠定了基础。植物源外泌体样纳米囊泡可以通过刺激成骨细胞增殖、抑制破骨细胞分化以及促进成骨-抑制破骨双重作用抗骨质疏松症;此外,部分植物源外泌体样纳米囊泡因具有骨靶向性,未来或将成为新型示踪靶标和治疗方案广泛应用于骨质疏松症治疗过程中。

关键词：骨质疏松症植物源性外泌体样纳米囊泡外泌体成骨细胞破骨细胞工程化外泌体

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人工智能赋能机器人辅助关节外科手术的应用、研究进展及展望

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中华外科杂志 2025年第1期63卷 32-38页

作者：王岩解放军总医院第一医学中心骨科北京

机器人关节外科手术(RJS)在人工全髋关节和全膝关节置换术中展现出高度精准性和可重复性, 而人工智能(AI)的引入明显提升了手术规划、注册配准、机械臂控制及任务自主等关键环节的智能化水平。AI赋能的手术规划通过深度学习技术提高了... 详细信息

机器人关节外科手术(RJS)在人工全髋关节和全膝关节置换术中展现出高度精准性和可重复性, 而人工智能(AI)的引入明显提升了手术规划、注册配准、机械臂控制及任务自主等关键环节的智能化水平。AI赋能的手术规划通过深度学习技术提高了假体放置的准确性, AI驱动的注册配准技术则克服了传统方法在精度和效率上的不足。利用强化学习和神经网络技术进一步优化了机械臂控制和操作精度, 及人机交互体验。随着AI技术的不断发展, RJS有望在高度自主化、多模态感知和人机协作等领域实现重要突破, 推动关节置换手术向更加智能化、个性化的方向迈进。

关键词：关节成形术, 置换机器人机器人手术人工智能机器人自主性

贻贝启发接枝骨形态发生蛋白2成骨活性肽的介孔生物玻璃修复股骨髁缺损

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中国组织工程研究 2025年第22期29卷 4629-4638页

作者：俞磊张巍秦毅葛高然柏家祥耿德春苏州大学附属第一医院骨科江苏省苏州市215006

背景:骨形态发生蛋白2在胚胎发育、骨骼形成和再生修复中具有重要作用,但高剂量应用与癌症发病密切相关。骨形态发生蛋白2成骨活性段L20能够有效减少癌症等不良反应,并可显著促进骨组织再生。目的:将骨形态发生蛋白2活性肽段以贻贝衍生... 详细信息

背景:骨形态发生蛋白2在胚胎发育、骨骼形成和再生修复中具有重要作用,但高剂量应用与癌症发病密切相关。骨形态发生蛋白2成骨活性段L20能够有效减少癌症等不良反应,并可显著促进骨组织再生。目的:将骨形态发生蛋白2活性肽段以贻贝衍生肽模拟策略接枝在介孔生物玻璃表面,探究其对组织工程成骨性能的影响。方法:(1)采用模板法合成介孔生物玻璃纳米颗粒,采用一步法合成负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20的介孔生物玻璃纳米颗粒,表征负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔活性玻璃纳米颗粒的形貌与体外缓释性能。(2)分离提取SD大鼠骨髓间充质干细胞,传2代后分别与PBS(空白组)、介孔生物玻璃纳米颗粒(对照组)、负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒(实验组)共培养,采用细胞活死荧光染色和CCK-8法检测细胞毒性和细胞增殖,扫描电镜观察细胞黏附;成骨诱导分化后,进行碱性磷酸酶染色、茜素红S染色与成骨相关基因表达检测。(3)取15只SD大鼠,建立双侧股骨髁缺损模型,采用随机数字表法分为3组:空白组(n=5)不植入任何材料,对照组(n=5)植入介孔生物玻璃纳米颗粒,实验组(n=5)植入负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒。术后8周,进行股骨Micro-CT扫描与组织形态观察。结果与结论:(1)扫描电镜下可见负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒为球形、单分散颗粒,透射电镜下可见其具有多孔结构,平均粒径为(268.10±0.58) nm,体外可缓释L20。(2)负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒无细胞毒性,并且可促进骨髓间充质干细胞的增殖与黏附;与空白组、对照组相比,实验组碱性磷酸酶活性与细胞外基质矿化能力均升高(P <0.05),碱性磷酸酶、Runx2、骨钙素mRNA表达升高(P <0.05)。(3)股骨Micro-CT扫描结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新生骨量与骨密度均升高(P <0.05);苏木精-伊红与Masson染色结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新骨生成与胶原纤维均增加。(4)结果表明,负载骨形态发生蛋白2活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒具有良好的生物相容性及体内外促成骨性能,可促进SD大鼠股骨髁缺损的再生修复。

关键词：骨形态发生蛋白2成骨活性肽介孔生物玻璃纳米颗粒邻苯二酚成骨细胞分化股骨髁缺损骨组织工程生物材料

利格列汀调控巨噬细胞极化和破骨细胞形成缓解磨损颗粒诱导的骨质溶解

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中国组织工程研究 2025年第12期29卷 2421-2428页

作者：杨鹏张巍李文明李文豪吴泽彬周军耿德春苏州大学附属第一医院骨科江苏省苏州市215006

背景:研究发现,在利格列汀的干预下,巨噬细胞更多的由M1转向M2极化,降低了相关炎性因子的释放,缓解了局部炎症。目的:探讨利格列汀对巨噬细胞极化、破骨细胞活化及磨损颗粒诱导炎性骨溶解的影响。方法:(1)细胞实验:①巨噬细胞极化:将RAW... 详细信息

背景:研究发现,在利格列汀的干预下,巨噬细胞更多的由M1转向M2极化,降低了相关炎性因子的释放,缓解了局部炎症。目的:探讨利格列汀对巨噬细胞极化、破骨细胞活化及磨损颗粒诱导炎性骨溶解的影响。方法:(1)细胞实验:①巨噬细胞极化:将RAW264.7细胞分4组培养,对照组细胞加入高糖培养基;M1诱导组加入M1诱导培养基(含脂多糖100 ng/mL和干扰素γ20 ng/mL的高糖培养基)模拟炎症环境;利格列汀低、高剂量组分别加入50,200 nmol/L利格列汀处理4 h后加入M1诱导培养基。巨噬细胞极化诱导24 h后,分别进行巨噬细胞极化免疫荧光染色和RT-PCR检测。②破骨细胞活化:将RAW264.7细胞分为4组培养,对照组使用高糖培养基培养,破骨细胞诱导组、利格列汀低剂量组及高剂量组进行破骨细胞诱导,待微小破骨细胞成形后,用利格列汀(50,200 nmol/L)分别干预细胞3 d,进行细胞抗酒石酸酸性磷酸酶染色和RT-PCR检测。(2)动物实验:将24只雄性C57BL/6J小鼠随机分为4组,即假手术组、模型组、利格列汀低剂量组及高剂量组,后3组通过将钛颗粒悬浊液注射至颅骨表面建立颅骨骨溶解模型,从造模后第2天开始,利格列汀低、高剂量组分别灌胃利格列汀(2,10 mg/kg),每天1次,造模3周后,检测血清巨噬细胞极化标志蛋白及炎性因子水平,收集颅骨进行micro-CT扫描、骨参数分析及苏木精-伊红染色评估骨溶解及形态学变化。结果与结论:①细胞实验:与M1诱导组比较,利格列汀低、高剂量组可显著抑制巨噬细胞的M1极化、促进M2极化(P<0.01),且以高剂量组效果更显著(P<0.01)。与破骨诱导组比较,利格列汀低、高剂量组可抑制破骨细胞的活化及骨质吸收,且以高剂量组抑制更显著。与对照组比较,M1诱导组炎性因子mRNA表达升高(P<0.01),而与M1诱导组相比较,利格列汀低、高剂量组炎性因子mRNA表达显著降低(P<0.01)。与对照组比较,破骨诱导组破骨功能标志物的mRNA表达升高(P<0.01);与破骨诱导组比较,利格列汀低、高剂量组破骨功能标志物的mRNA表达降低(P<0.01),且以高剂量组降低更明显。②动物实验:钛颗粒植入导致小鼠颅骨骨溶解破坏,利格列汀可抑制钛颗粒诱导的骨溶解,其中以高剂量组抑制作用更显著。结果表明利格列汀具有调节巨噬细胞极化、抑制破骨细胞活化及对骨骼系统的保护作用。

关键词：利格列汀巨噬细胞极化破骨细胞活化磨损颗粒无菌性假体松动假体周围骨溶解

不同载荷条件下三种内固定方式治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的有限元分析

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中国组织工程研究 2025年第3期29卷 455-463页

作者：李正刚尚学红吴张李红孙朝军陈华东孙哲杨毅大理大学第一附属医院创伤骨科云南省大理市671000 大理市第一人民医院骨科云南省大理市671000 大理大学第一附属医院关节外科云南省大理市671000 昆明医科大学第一附属医院骨科云南省昆明市650032

背景:治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的最佳内固定方式仍未达成共识,既往相关有限元分析大多采用单一简化载荷条件,对于常用内固定装置的生物力学特性还需进一步探究。目的:通过有限元方法分析空心加压螺钉、动力髋螺钉和股骨颈系统治疗Pauw... 详细信息

背景:治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的最佳内固定方式仍未达成共识,既往相关有限元分析大多采用单一简化载荷条件,对于常用内固定装置的生物力学特性还需进一步探究。目的:通过有限元方法分析空心加压螺钉、动力髋螺钉和股骨颈系统治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折在单腿站立载荷及侧方跌倒载荷条件下的生物力学特性。方法:通过CT扫描获取健康成人股骨DICOM数据,导入Mimics 15.0软件,得到骨组织的粗糙模型,再通过Geomagics软件对Mimics导出的数据进行优化处理,然后根据空心加压螺钉、动力髋螺钉和股骨颈系统的临床应用参数采用Pro/E软件建立3种内固定模型并与股骨模型组装,最后导入Ansys软件进行加载、计算,分析3种内固定模型在单腿站立载荷及侧方跌倒载荷的不同工况下股骨和内固定的应力分布和位移情况,以及股骨距和Ward三角区的应力特点。结果与结论:(1)单腿站立载荷及侧方跌倒载荷下,3种内固定模型的股骨近端应力均主要分布在股骨颈骨折端内上方,3种内固定模型的股骨近端、骨折端、Ward三角以及股骨距的应力峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(2)单腿站立载荷及侧方跌倒载荷下,3种内固定模型的股骨近端位移峰值均位于股骨头顶端,且位移峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(3)3种内固定模型在单腿站立及侧方跌倒载荷条件下内固定的位移峰值均位于内固定装置上方顶端,且位移峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(4)3种内固定模型在单腿站立及侧方跌倒载荷条件下内固定的应力均主要集中在内固定装置的骨折端附近区域,且内固定应力峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(5)结果表明,股骨颈系统的机械稳定性最佳,但是可能存在对于骨折端和股骨距应力遮挡的风险;股骨颈系统的内固定装置应力更为分散,内固定断裂风险更低。

关键词：股骨颈骨折内固定有限元分析生物力学单腿站立侧方跌倒股骨距 Ward三角

腰椎“内聚式”对称减压人工诱导突出椎间盘自然回缩的减压机制

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中国组织工程研究 2025年第9期29卷 1810-1819页

作者：张春霖侯曌华严旭姜岩付苏宁永明李东哲董超刘小康王永魁曹争明杨腾跃郑州大学第一附属医院骨科河南省郑州市450000

背景:腰椎间盘突出症传统手术通过“环”神经广泛式切除进行减压及摘除突出腰椎间盘,存在神经损伤造成瘫痪、腰椎失稳、突出复发、椎间隙感染以及邻椎病等多种风险及并发症。目的:提出腰椎“内聚式”对称减压人工诱导突出椎间盘自然回缩... 详细信息

背景:腰椎间盘突出症传统手术通过“环”神经广泛式切除进行减压及摘除突出腰椎间盘,存在神经损伤造成瘫痪、腰椎失稳、突出复发、椎间隙感染以及邻椎病等多种风险及并发症。目的:提出腰椎“内聚式”对称减压人工诱导突出椎间盘自然回缩术,观察这种新术式的人工诱导突出椎间盘自然吸收现象及早期临床疗效,并分析其减压机制。方法:纳入2021年3月至2023年5月郑州大学第一附属医院骨科收治的腰椎间盘突出患者214例,其中对照组81例行保守治疗,试验组133例接受腰椎“内聚式”对称减压人工诱导突出椎间盘自然回缩术治疗。试验组术前、术后即刻(7-14 d)及术后早期(1年以上)分别使用MRI图像测量腰椎间盘突出的体积变化,CT图像测量腰椎棘突韧带复合体后移距离以及侧隐窝宽度和高度,日本骨科学会评分评估患者神经功能恢复情况。结果与结论:(1)对照组:保守治疗81例腰椎间盘突出患者共171个突出腰椎间盘,平均随访时间(22.7±23.1)个月;171个突出腰椎间盘就诊时及末次随访MRI测量突出腰椎间盘体积分别为(551.6±257.9)mm3和(792.2±330.4)mm3,体积平均增大率为(53.2±44.4)%,差异有显著性意义(P0.05);术后即刻棘突韧带复合体后移平均距离为(5.2±2.8)mm;术前和术后即刻相比,左侧、右侧侧隐窝的宽度、高度均无统计学差异(P>0.05);术后即刻日本骨科学会评分由术前(10.1±3.4)分提升至(17.0±4.8)分,术后即刻有效率达95.6%;②术后早期:其中46例患者完成术后早期随访,共101个突出腰椎间盘,吸收比为94%(95/101),平均吸收率为(36.9±23.7)%,显著及完全吸收占30.6%,最大吸收率为100%;101个突出腰椎间盘中有3个体积未发生变化,体积不变率为2.97%(3/101);101个突出腰椎间盘有3个突出椎间盘体积增大,增大比为2.97%(3/101),增大率为(18.5±18.4)%;日本骨科学会评分由术前(9.3±5.1)分提升至(23.5±4.0)分,优良率达93.4%。(3)对照组和试验组术后早期突出腰椎间盘吸收比分别为2.3%及85.9%,差异有显著性意义(P一种可避免“环”神经广泛切除且可获得满意早期临床疗效的治疗腰椎间盘突出的新方法,不破坏腰椎关节突关节,也不改变侧隐窝基本解剖结构,完整保留突出腰椎间盘并可诱导其发生显著甚至完全的人工诱导突出椎间盘自然吸收;腰椎“内聚式”对称减压人工诱导突出椎间盘自然回缩术为腰椎间盘突出症的临床治疗提供了新的依据和方法。

关键词：腰椎间盘突出症人工诱导突出椎间盘自然回缩对称减压侧隐窝自然吸收