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有限元法在儿童发育性髋关节发育不良及治疗中的作用

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中国组织工程研究 2025年第9期29卷 1897-1904页

作者：孙晓君王华明张德宏宋学文黄晋张辰裴生太甘肃中医药大学甘肃省兰州市730000 甘肃省中医院(甘肃中医药大学第一附属医院) 甘肃省兰州市730050

背景:发育性髋关节发育不良常易导致患儿肢体畸形,其诊疗的相关研究已逐渐明确;近来有限元法因其优势在发育性髋关节发育不良的相关研究中受到学者重视。目的:通过文献检索综述有限元法在儿童发育性髋关节发育不良及治疗中的研究进展,... 详细信息

背景:发育性髋关节发育不良常易导致患儿肢体畸形,其诊疗的相关研究已逐渐明确;近来有限元法因其优势在发育性髋关节发育不良的相关研究中受到学者重视。目的:通过文献检索综述有限元法在儿童发育性髋关节发育不良及治疗中的研究进展,分析总结其优势与不足,并探讨未来进一步研究的方向及应用前景。方法:应用计算机在Pub Med、SCI、CBM和中国知网数据库中检索2014年1月至2023年11月发表的相关文献,以“developmental dysplasia(dislocation) of the hip,dysplasia of the hip,finite element analysis(method),pavlik harness,fixation in herringbone position,biomechanics,pelvic osteotomies,pemberton,salter,dega,periacetabular osteotomy,children”为英文检索词,以“发育性髋关节发育不良,发育性髋关节脱位,髋关节发育不良,儿童,有限元,Pavlik吊带,人字型固定,生物力学,骨盆截骨术,髋臼周围截骨术”为中文检索词,同时纳入少量远期文献,通过筛选最终纳入62篇文献进行分析。结果与结论:(1)儿童发育性髋关节发育不良髋关节力学环境异常,髋臼内部压力不均匀、应力增大并集中,关节接触面积减小,股骨颈局部应力集中;(2)在Pavlik吊带及人字型固定位患髋力学环境改善,集中的高应力区域消失,关节接触面积增加,但外展角度过大会导致髋臼及股骨头外侧应力增加;(3)骨盆截骨术治疗后髋关节及骶髂关节应力环境得到改善,3种截骨术没有单一的铰链,其应力负载部位因患儿年龄而存在差异;(4)髋臼周围截骨术治疗后关节接触压力接近正常,而非球形股骨头者恢复困难;(5)术后X射线片表现不能说明关节接触力学达到最佳;(6)提示利用有限元法可以获得体内无法测量的信息,其在虚拟环境中操作不受时间和伦理的限制;能直观地看到正常与发育性髋关节发育不良患者髋关节应力变化的区域,从力学角度说明治疗的有效性,为需要截骨手术治疗的患者建立特定的有限元模型、量身定做手术计划;发育性髋关节发育不良的有限元建模及儿童髋关节材料特性参数尚无规范、统一的标准,由于有限元固有的局限性,目前还不能分析同时包含骨骼、软骨、韧带、肌肉等元素的模型;有限元分析操作难度较大,虽有优势但不具普适性,且目前的研究样本量较少,还需进一步扩大及验证。

关键词：发育性髋关节发育不良髋关节发育不良有限元髋关节应力生物力学儿童骨盆截骨术

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微重力导致骨质疏松的机制

中国组织工程研究 2025年第10期29卷 2132-2140页

作者：向德剑梁晓远王胜红陈长顺田聪闫振兴耿彬夏亚一兰州大学第二临床医学院甘肃省兰州市730000 兰州大学第二医院骨科甘肃省兰州市730000 甘肃省骨科临床研究中心甘肃省兰州市730000 甘肃省智能骨科行业技术中心甘肃省兰州市730000

背景:在微重力环境中骨吸收和骨形成的失衡,导致航天员出现严重的骨质流失。现有研究表明,微重力环境下的骨质流失是由多种细胞、组织和系统共同作用的结果。目的:综述微重力对不同的细胞、组织或系统产生不同的生物学效应,总结微重力... 详细信息

背景:在微重力环境中骨吸收和骨形成的失衡,导致航天员出现严重的骨质流失。现有研究表明,微重力环境下的骨质流失是由多种细胞、组织和系统共同作用的结果。目的:综述微重力对不同的细胞、组织或系统产生不同的生物学效应,总结微重力导致骨质疏松发生的机制。方法:在Pub Med、Web of Science和Cochrane图书馆数据库检索2000-2023年的相关文献,纳入标准为与微重力导致骨质疏松相关的组织工程研究和基础研究的所有文章,最终对85篇文献进行综述。结果与结论:(1)在微重力环境下,骨髓间充质干细胞更倾向于向成脂细胞分化,减少向成骨细胞分化,而微重力环境中的造血干细胞则更倾向于分化为破骨细胞,减少向红系分化;同时,微重力抑制成骨细胞增殖和分化、促进成骨细胞凋亡、改变细胞形态及降低成骨细胞矿化能力,显著增加破骨细胞数量和活性并且阻碍成骨细胞向骨细胞分化,促进骨细胞的凋亡。(2)在微重力环境下,人体会出现骨骼肌萎缩、微血管重塑、骨微循环障碍及内分泌紊乱等组织或系统的变化,这些变化会导致骨骼微环境下机械应力卸载,血液灌注不足以及钙循环紊乱等,对骨质疏松的发生产生了重要的影响。(3)目前,微重力导致骨质疏松的机制较为复杂,通过更深入的研究这些生理机制对于确保航天员在长期太空任务中的健康至关重要,并为预防和治疗骨质疏松症提供了理论依据。

关键词：微重力成骨细胞骨形成破骨细胞骨吸收骨质流失机械卸载骨稳态增殖分化细胞凋亡

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体外实验中压应力对细胞的作用和影响

中国组织工程研究 2025年第23期29卷 4993-5001页

作者：闫鹏安蔡逸帆闫振兴魏雨乔耿彬夏亚一兰州大学第二临床医学院甘肃省兰州市730000 兰州大学第二医院甘肃省兰州市730000 甘肃省骨科临床研究中心甘肃省兰州市730000

背景:沃尔夫定律指出,机体缺乏机械应力会导致骨组织的微结构退化、质量损失和代谢紊乱,并最终导致骨质疏松症,这提示机械应力在骨组织生长、重建及成形中具有重要作用。目前机械应力对成骨细胞的相关研究主要集中在流体剪切力上,但其... 详细信息

背景:沃尔夫定律指出,机体缺乏机械应力会导致骨组织的微结构退化、质量损失和代谢紊乱,并最终导致骨质疏松症,这提示机械应力在骨组织生长、重建及成形中具有重要作用。目前机械应力对成骨细胞的相关研究主要集中在流体剪切力上,但其在体内干预较为困难,同时有研究发现压应力在一定程度上也可以起到与流体剪切力类似的作用,探究压应力在体外对细胞的作用方式和影响,可以丰富机械应力与细胞的相互作用关系,有助于为包括骨质疏松在内的代谢性骨病和其他疾病的研究提供理论依据。目的:综述体外实验中压应力对细胞的施加方式、引起细胞产生不同的生物学行为、可能的作用信号途径以及未来可能应用的领域。方法:检索PubMed、Web of Science、中国知网及万方数据库2000年1月至2024年3月发表的相关文献,中文检索词为“压应力,机械应力,静水压力,细胞”,英文检索词为“compressive stress,mechanical stress,hydrostatic pressure,cell”。纳入压应力作用于细胞的基础研究及微观机制研究,最终对纳入的63文献进行综述。结果与结论:(1)压应力的施加方式多样,不同实验设备对细胞加载压应力的方式不尽相同,需要进一步规范实验设备和标准化力学单位,减少混杂因素,使不同实验组之间具有参考性和可比性;(2)压应力可引起细胞增殖、分化、自噬、凋亡、迁移等变化,且在多数情况下压应力的作用效果具有时间或剂量依赖性;(3)目前大部分体外实验研究表明,压应力可能主要是通过MAPK信号途径、Wnt/β-catenin信号通路作用于成骨细胞,引起成骨细胞产生不同的应答;(4)压应力可对不同细胞产生不同的作用效果,还需要进一步研究其对不同组织的生物学作用;(5)对压应力的更深入研究有助于为骨科、口腔、肿瘤等疾病的治疗提供理论依据,利用静水压力进行温和消毒是一种前景巨大的消毒手段。

关键词：成骨细胞压应力机械应力生物力学细胞实验信号通路

白藜芦醇激活细胞外信号调节激酶5信号蛋白促进小鼠MC3T3-E1细胞增殖

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中国组织工程研究 2025年第5期29卷 908-916页

作者：牛永康冯志尉王耀斌刘众成向德剑梁晓远移植詹红伟耿彬夏亚一兰州大学第二医院骨科甘肃省兰州市730030 甘肃省骨科临床医学研究中心甘肃省兰州市730030 甘肃省智能骨科行业技术中心甘肃省兰州市730030

背景:细胞外信号调节激酶5信号蛋白对生物体的存活不可或缺,白藜芦醇能通过多种途径促进成骨细胞增殖,但其是否能通过细胞外信号调节激酶5信号蛋白调控成骨细胞功能还需进一步验证。目的:探究细胞外信号调节激酶5对MC3T3-E1细胞增殖以... 详细信息

背景:细胞外信号调节激酶5信号蛋白对生物体的存活不可或缺,白藜芦醇能通过多种途径促进成骨细胞增殖,但其是否能通过细胞外信号调节激酶5信号蛋白调控成骨细胞功能还需进一步验证。目的:探究细胞外信号调节激酶5对MC3T3-E1细胞增殖以及相关分泌蛋白的调控作用,进一步验证白藜芦醇通过激活细胞外信号调节激酶5完成上述过程。方法:小鼠MC3T3-E1前成骨细胞分别用完全培养基、XMD8-92(细胞外信号调节激酶5抑制剂)、表皮生长因子(细胞外信号调节激酶5激活剂)和白藜芦醇单独干预及XMD8-92+表皮生长因子、白藜芦醇+XMD8-92干预后,通过Western blot检测各组细胞内细胞外信号调节激酶5、磷酸化细胞外信号调节激酶5蛋白,增殖相关蛋白Cyclin D1、CDK4、PCNA,以及成骨细胞分泌蛋白骨保护素、核因子κB受体活化因子配体的表达情况,使用细胞免疫荧光染色检测各组细胞外信号调节激酶5、骨保护素和核因子κB受体活化因子配体荧光强度,使用EdU染色检测各组细胞增殖情况。白藜芦醇干预MC3T3-E1细胞的适宜浓度及时间由细胞形态学观察和CCK-8实验确定。结果与结论:①细胞外信号调节激酶5信号蛋白的激活能有效促进MC3T3-E1细胞增殖、上调骨保护素/核因子κB受体活化因子配体比值;②白藜芦醇干预MC3T3-E1细胞的适宜浓度及时间为5μmol/L,24 h;③白藜芦醇可以激活细胞外信号调节激酶5信号蛋白,进而促进成骨细胞增殖,并上调骨保护素/核因子κB受体活化因子配体比值;④研究结果表明,白藜芦醇可以通过激活细胞外信号调节激酶5信号蛋白促进MC3T3-E1细胞增殖,并通过激活细胞外信号调节激酶5信号蛋白上调骨保护素/核因子κB受体活化因子配体比值。

关键词：细胞外信号调节激酶5 白藜芦醇增殖骨保护素核因子κB受体活化因子配体

计算机模拟复位联合骨盆复位架治疗APC-Ⅲ型骨盆骨折

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中国组织工程研究 2025年第9期29卷 1870-1875页

作者：高振洋曾秀安杨其兵寇贤帅王克竞厉孟甘肃中医药大学第一临床医学院甘肃省兰州市730030 贵州医科大学附属白云医院贵州省贵阳市550014 甘肃省肿瘤医院甘肃省兰州市730050 甘肃省人民医院甘肃省兰州市730030

背景:骨盆骨折类型多样,使用骨盆复位架进行复位时缺乏系统的复位路径,需要根据术者经验结合透视结果进行调整,具有不确定性与不可重复性。目的:探讨计算机模拟复位技术联合骨盆复位架治疗前后压缩(anteroposterior compression,APC)-... 详细信息

背景:骨盆骨折类型多样,使用骨盆复位架进行复位时缺乏系统的复位路径,需要根据术者经验结合透视结果进行调整,具有不确定性与不可重复性。目的:探讨计算机模拟复位技术联合骨盆复位架治疗前后压缩(anteroposterior compression,APC)-Ⅲ型骨盆骨折的临床疗效。方法:回顾性分析2018年1月至2021年12月术前采用计算机模拟复位,术中采用骨盆复位架辅助复位的APC-Ⅲ型骨盆骨折患者19例,其中7例使用前环双钢板、12例采用单钢板联合前环皮下内置外固定架固定,所有患者均使用2枚骶髂螺钉固定后环。记录手术时间、术中复位时间、术中透视次数、出血量和随访时间,观察骨折愈合时间及术后并发症情况。根据Matta评分标准评定骨折复位情况,末次随访采用Majeed骨盆功能评分评估患者功能。结果与结论:①19例患者均完成手术,7例前环使用双钢板、12例采用单钢板联合前环皮下内置外固定架固定,后环均使用2枚骶髂螺钉,分别固定S1、S2椎体;②手术时间74-147 min,平均(101.63±19.55)min;术中复位时间26-41 min,平均(38.11±3.31)min;术中透视次数35-81次,平均(62.68±13.11)次;术中出血60-130 mL,平均(85.37±20.57)mL;③所有患者均获得随访,随访时间12-26个月,骨折愈合时间12-20周,平均(16.37±2.50)周;④术后1 d按Matta标准评定复位情况:优14例,良5例;末次随访Majeed功能评分:优16例,良3例;⑤2例患者术区切口出现红肿、渗液等脂肪液化现象,经积极换药后逐渐愈合;所有患者术后均未出现内固定物松动、骨折复位丢失、神经损伤等并发症。提示采用计算机模拟复位技术联合骨盆复位架治疗APC-Ⅲ型骨盆骨折,在提高复位效率、改善骨盆功能方面均具有优势。

关键词：骨盆骨折前后压缩型损伤闭合复位骨盆解锁复位装置钢板内固定

中国西北地区老年高血压人群的健康相关生命质量研究

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中国全科医学 2025年第2期28卷 199-207页

作者：齐鸣瑞王文娟田利民甘肃中医药大学第一临床医学院甘肃省兰州市730000 甘肃省人民医院内分泌科甘肃省兰州市730000

背景高血压在中国是一个日益严重的公共卫生问题,近年来越来越多的研究开始关注高血压老年人的生命质量,并探讨影响其生命质量的因素,对于制订有效的高血压健康管理计划意义重大。目的本研究旨在利用中文欧洲五维度量表(EQ-5D-5L)和中文... 详细信息

背景高血压在中国是一个日益严重的公共卫生问题,近年来越来越多的研究开始关注高血压老年人的生命质量,并探讨影响其生命质量的因素,对于制订有效的高血压健康管理计划意义重大。目的本研究旨在利用中文欧洲五维度量表(EQ-5D-5L)和中文15D量表测量西北地区高血压老年人的健康效用值(HSU),评估健康相关生命质量(HRQoL),并探讨影响老年人HRQoL的主要因素。方法2021年在甘肃省兰州市随机招募2000名老年人,通过问卷调查、基础体检和实验室检查收集临床资料,采用EQ-5D-5L和15D量表测量HSU。采用亚组分析、Tobit回归和多元线性回归分析探究老年人HRQoL的影响因素。结果共有1784名老年人完整参与本次研究,其中50.9%的老年人血压正常,676名(37.9%)老年人为Ⅰ级高血压,152名(8.5%)为Ⅱ级高血压,48名(2.7%)为Ⅲ级高血压,这些患者的HSU在EQ-5D-5L中分别为0.949、0.942、0.933和0.921,在15D量表中分别为0.875、0.863、0.851和0.840。Tobit回归分析显示,在EQ-5D-5L中,性别、年龄、受教育年限、职业状态和年收入与老年人HSU相关(P<0.05),多元线性回归分析显示,在15D量表中,性别、年龄、受教育年限、高血压和饮酒与老年人HSU相关(P<0.05)。结论随着高血压分级的增加,EQ-5D-5L和15D量表的HSU均逐渐降低,表明HRQoL逐渐受损,影响老年人HRQoL的因素包括性别、年龄、高血压、受教育年限、婚姻状况、职业状态、年收入和饮酒。

关键词：健康相关生命质量老年人高血压 EQ-5D-5L 15D量表

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人脐带间充质干细胞来源外泌体抗小鼠肾缺血再灌注损伤的机制

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中国组织工程研究 2025年第13期29卷 2706-2712页

作者：李灵玉魏华锋罗豪王浩贺佳辉姚雅韡吕兴华兰州大学第一临床医学院甘肃省兰州市730000 兰州大学第一医院日间手术中心甘肃省兰州市730000

背景:人脐带间充质干细胞来源外泌体参与多种损伤修复过程,其对肾缺血再灌注损伤的影响以及具体机制还没有完全阐明。目的:探讨人脐带间充质干细胞来源外泌体治疗肾缺血再灌注损伤的分子机制。方法:①培养人脐带间充质干细胞,使用外泌... 详细信息

背景:人脐带间充质干细胞来源外泌体参与多种损伤修复过程,其对肾缺血再灌注损伤的影响以及具体机制还没有完全阐明。目的:探讨人脐带间充质干细胞来源外泌体治疗肾缺血再灌注损伤的分子机制。方法:①培养人脐带间充质干细胞,使用外泌体提取试剂盒获取外泌体并鉴定;②采用活体荧光成像技术检测外泌体在肾缺血再灌注损伤小鼠肾脏中的分布;③C57/BL6雄性小鼠30只,按随机数字表法分为5组:假手术组、肾缺血再灌注组、假手术组+Compound C组、肾缺血再灌注+外泌体组、肾缺血再灌注+外泌体+Compound C组,每组6只。除假手术组外,其余组均夹闭双侧肾蒂45 min,再灌注24 h建立肾缺血再灌注小鼠模型;假手术组+Compound C组和外泌体+Compound C组于造模前30 min腹腔注射AMPK抑制剂Compound C;外泌体组和外泌体+Compound C组在肾蒂夹闭前15 min经尾静脉注射外泌体。再灌注24 h检测各组小鼠血清肌酐和尿素氮水平、肾组织白细胞介素6和肿瘤坏死因子α水平、肾组织凋亡相关因子的表达。结果与结论:①人脐带间充质干细胞外泌体具有典型的茶托形态,直径分布在40-160 nm范围内,表达外泌体表面特异性标志膜蛋白;②与假手术组相比,肾缺血再灌注损伤小鼠肾脏更易聚集人脐带间充质干细胞外泌体;③外泌体预处理可减轻肾缺血再灌注小鼠肾损伤,降低肾小管上皮细胞凋亡水平,并且这种保护作用可被AMPK抑制剂所逆转。结果表明,人脐带间充质干细胞来源外泌体发挥肾缺血再灌注损伤的保护作用可能与激活AMPK/YAP1通路抗细胞凋亡有关。

关键词：人脐带间充质干细胞外泌体 AMPK-YAP1通路凋亡肾缺血再灌注损伤

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缺氧及高压氧对骨代谢的影响机制

中国骨质疏松杂志 2025年第1期 96-99+106页

作者：张鑫朱换平李育光李鑫生谢潜锋甘肃中医药大学甘肃省中医院

随着人口老龄化的不断加剧，各种原因引起的骨代谢紊乱越来越严重，其中针对骨质疏松的研究日益广泛。缺氧可通过影响炎症、血管以及成骨细胞和破骨细胞之间的骨稳态从而导致骨代谢异常，引发骨质疏松；高压氧可增加胶原沉积，恢复骨祖... 详细信息

随着人口老龄化的不断加剧，各种原因引起的骨代谢紊乱越来越严重，其中针对骨质疏松的研究日益广泛。缺氧可通过影响炎症、血管以及成骨细胞和破骨细胞之间的骨稳态从而导致骨代谢异常，引发骨质疏松；高压氧可增加胶原沉积，恢复骨祖细胞活性和骨微循环，改善缺血缺氧损伤，延长降解期，提高骨的硬度和柔韧性。笔者意在探讨研究缺氧状态下的骨稳态失衡以及通过高压氧改善缺氧环境来调节骨骼中的代谢紊乱，从另一个角度来解释骨质疏松的发病机制、发展和治疗，从而在高压氧治疗方面取得新的进展和突破，寻找新的治疗骨质疏松的靶点。

关键词：骨质疏松骨代谢缺氧高压氧

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羊胫骨慢性骨髓炎模型的构建及评价

中国组织工程研究 2025年第14期29卷 2937-2942页

作者：田冬子沈伟伟李文帅石杰邓晓文赵峥嵘刘登科刘涛涛蔡茂林高秋明甘肃中医药大学第一临床医学院甘肃省兰州市730000 中国人民解放军联勤保障部队第九四〇医院骨科中心甘肃省兰州市730050

背景:高原环境会影响骨髓炎患者的免疫功能和代谢状态,导致疾病进程的加速或复杂化。构建有效稳定的慢性骨髓炎动物模型对于慢性骨髓炎的实验研究至关重要。目的:在高原地区建立一种基于羊的慢性骨髓炎模型,以供毒性评估和治疗性研究。... 详细信息

背景:高原环境会影响骨髓炎患者的免疫功能和代谢状态,导致疾病进程的加速或复杂化。构建有效稳定的慢性骨髓炎动物模型对于慢性骨髓炎的实验研究至关重要。目的:在高原地区建立一种基于羊的慢性骨髓炎模型,以供毒性评估和治疗性研究。方法:15只健康绵羊,将鱼肝油酸钠和金黄色葡萄球菌悬液注射至左侧胫骨中段髓腔内建立慢性骨髓炎模型,采用大体观察、体质量及体温监测、血液感染指标检测、影像学评分及微生物培养等方法进行评估与分析。结果与结论:①造模后所有绵羊在早期均可观察到局部组织肿胀和病腿跛行症状,伴有不同程度的食欲减退现象;造模1周后绵羊体质量出现轻微下降,体温未见明显变化。②造模4 d后红细胞沉降率明显加快(P<0.05),1个月后逐渐恢复正常水平;造模后4 d内白细胞数量出现明显升高的趋势,1周后恢复到正常状态;造模后C-反应蛋白水平明显增加(P<0.05),至实验结束仍显著高于正常水平(P<0.05)。③15只绵羊均有典型骨髓炎的放射学表现,溶骨性病灶的边界模糊不清且形态不规则,呈现出一种低密度透亮区域,其中夹杂着密度增高且分布不均的坏死骨块影像,病变区域皮质骨部分出现了不同程度的骨膜反应现象。④13只绵羊培养出单一金黄色葡萄球菌,另2只绵羊培养出金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。提示通过向绵羊胫骨骨髓腔内注入适量的金黄色葡萄球菌菌液,并结合局部植入异物棉线与鱼肝油酸钠,可在高原地区成功构建一种可靠的绵羊胫骨慢性骨髓炎动物模型。

关键词：慢性骨髓炎金黄色葡萄球菌羊高原动物模型