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海洋中药治疗骨质疏松的用药规律及作用机制

中国组织工程研究 2025年第17期29卷 3713-3723页

作者：赖越林轩徐淼刘欢沈剑粦黄文华广东医科大学第一临床医学院广东省湛江市524023 莆田学院环境与生物工程学院福建省莆田市351100 福建医科大学基础医学院福建省福州市350100 西南医科大学附属中医医院骨科四川省泸州市646000 莆田学院附属医院中心实验室福建省莆田市351100 南方医科大学基础医学院人体解剖学国家重点学科广东省数字医学与生物力学重点实验室广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心广东省广州市510515

背景:海洋中药为治疗骨质疏松提供了一种潜在有效且不易产生不良反应的方法。目的:应用数据挖掘和网络药理学方法分析并探讨中医临床治疗骨质疏松的用药规律及作用机制。方法:采用数据挖掘和网络药理学方法,对国家知识产权局批准的治疗... 详细信息

背景:海洋中药为治疗骨质疏松提供了一种潜在有效且不易产生不良反应的方法。目的:应用数据挖掘和网络药理学方法分析并探讨中医临床治疗骨质疏松的用药规律及作用机制。方法:采用数据挖掘和网络药理学方法,对国家知识产权局批准的治疗骨质疏松的海洋中药专利处方进行用药模式和作用机制研究,并特别关注这些处方中的核心中药成分,利用超高效液相色谱串联质谱对牡蛎-续断-淫羊藿组成的复方药组核心成分进行全面的鉴定分析。结果与结论:①从国家知识产权局(SIPO)网站建立到2024-04-01,检索发现381项骨质疏松治疗的授权专利,共鉴定出48首含有海洋中药的中成药处方,这些处方包含183味中药,其中13种海洋中药用药频次共574次,单首专利组方中用药味数2-41种不等;②牡蛎是最常用的海洋中药,续断、淫羊藿、地黄、杜仲是最常用的非海洋中药;关联规则分析确定了牡蛎、续断和淫羊藿为核心药物群;网络药理学分析显示该核心药组治疗骨质疏松的核心靶点包括ALB、AKT1、TP53、PPARG和SRC;核心药组发挥疗效的核心成分为谷甾醇、甘草素、臭山羊碱、木犀草素、山奈酚;③GO与KEGG富集分析显示,Rap1/丝裂原活化蛋白激酶信号通路在核心药物组的骨质疏松作用机制中起着重要作用;④分子对接结果显示核心成分与核心靶点之间存在良好的相互作用;⑤超高效液相色谱串联质谱检测复方药组核心成分为木犀草素、谷甾醇、山奈酚等,与网络药理学鉴定的药物成分相符合;对复方药组成分进行定量分析得出,黄酮类化合物、萜类化合物以及生物碱这3类物质在药物成分占比中较大。

关键词：骨质疏松海洋中药数据挖掘网络药理学分子对接

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改进人工势场的手术机器人位姿规划

控制理论与应用 2022年第6期39卷 1121-1129页

作者：郝林佳叶灿都书鲜王宇武博张楠首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069

运动避障与路径规划是手术机器人自动化手术中重要的技术环节,为机器人手术提供了良好的术中安全性及准确性.本研究针对上述两关键技术,提出改进人工势场的手术机器人位姿规划算法,首先,通过对引力函数进行改进,在不求取运动学逆解的情... 详细信息

运动避障与路径规划是手术机器人自动化手术中重要的技术环节,为机器人手术提供了良好的术中安全性及准确性.本研究针对上述两关键技术,提出改进人工势场的手术机器人位姿规划算法,首先,通过对引力函数进行改进,在不求取运动学逆解的情况下,能够准确驱动机械臂到达指定位姿;接着,利用快速凸包算法将障碍物凸体化,通过Gilbert Johnson Keerthi(GJK)算法计算障碍物与机械臂连杆等效圆柱面之间的最近距离,使避障距离更加准确;然后,通过自适应步长,使机械臂运动更加平稳快速;最后,引入动态引力常数,使机械臂具有逃离局部极小值的能力.实验结果表明,本研究能够让机器人在避障情况下平稳快速到达规划位姿,并在陷入局部极小值时逃逸,为未来医疗机器人在自动化手术方面提供了新思路.

关键词：避障路径规划手术机器人人工势场自适应步长局部极小值

基于指温变化的血管功能无创检测方法的初步研究

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生物医学工程学杂志 2016年第1期33卷 144-148页

作者：董晴李霞万云高吕高泉王欣欣张宽首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069 首都医科大学宣武医院北京100069

本文通过研究血管反应性测试中手指温度变化与血管功能之间的关系,提出一种新的血管功能无创检测方法,为心血管疾病的早期诊断和防治提供依据。课题组定制血流阻断、温度、血氧等模块搭建数据采集系统,并利用Labview开发数据采集软件。... 详细信息

本文通过研究血管反应性测试中手指温度变化与血管功能之间的关系,提出一种新的血管功能无创检测方法,为心血管疾病的早期诊断和防治提供依据。课题组定制血流阻断、温度、血氧等模块搭建数据采集系统,并利用Labview开发数据采集软件。首先,选择健康受试者24例(A组,男10例,女14例),平均年龄(44.6±9.0)岁。心血管疾病患者33例(B组,男23例,女10例),平均年龄(57.2±9.9)岁。记录受试者阻断侧指端温度、脉搏、血氧饱和度及阻断压力等信号,同时测量受试者常规生理参数。运用时域分析方法,提取指端温度信号参数分别为:初始温度(Ti)、温度回弹值(TR)、温度回到初始值的时间(RIt)等12个温度相关的参数。同时结合测量的身体质量指数(BMI)、收缩压(SPB)、舒张压(DBP)等常规生理参数进行统计分析,发现共有8个参数在两组人群中差异具有统计学意义。在此基础上,建立了血管功能判别函数。研究结果显示,肱动脉阻断再开放过程中指端温度变化与血管功能密切相关。通过研究结果的展示,期望本文结果可为血管功能早期检测奠定基础。

关键词：系统设计血管功能无创检测手指温度

旋提手法治疗神经根型颈椎病的应力及椎间孔形态学特征:三维有限元分析

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中国组织工程研究 2025年第3期29卷 441-447页

作者：王旭王海美陈松浩冯天笑卜寒梅朱立国陈端端魏戌中国中医科学院望京医院北京市100102 北京理工大学医学技术学院北京市100081 北京中医药大学北京市100029 中医正骨技术北京市重点实验室北京市100102

背景:颈椎旋提手法治疗神经根型颈椎病的临床疗效确切,安全性较好,已广泛应用于临床中,但其对各节段颈椎椎体、椎间盘的生物力学及椎间孔面积的影响尚未系统阐明。目的:基于三维有限元分析技术开展相关研究,为旋提手法治疗神经根型颈椎... 详细信息

背景:颈椎旋提手法治疗神经根型颈椎病的临床疗效确切,安全性较好,已广泛应用于临床中,但其对各节段颈椎椎体、椎间盘的生物力学及椎间孔面积的影响尚未系统阐明。目的:基于三维有限元分析技术开展相关研究,为旋提手法治疗神经根型颈椎病的效应机制提供数字化证据。方法:选择1例颈背部无异常疾患的志愿者,将其颈椎旋转至生理极限体位状态下的CT影像资料作为有限元模型材料。分别通过Mimics19.0、Geomagic Studio 2013、Hypermash 14.0及ANSYS Workbench 2020 R2软件完成对有限元模型的初步构建,基于文献完成颈椎各组织结构的弹性模量、弹性系数赋值,基于团队前期工作基础在模型上加载旋提手法的力学工况,分析颈椎旋提手法对C3-T1节段各椎体、椎间盘的力学参数及其对颈椎旋颈对侧椎间孔面积的影响。结果与结论:(1)旋提手法实施时,骨性结构的应力明显高于椎间盘等软组织;(2)手法操作时各颈椎椎体顶部椎板处应力高,底部椎板处应力低,关节突关节处及横突处应力较低;而各椎间盘顶部髓核处应力较低,底部与椎板连接处应力较高,但椎间盘应力最高点在顶部外侧纤维环处;(3)另外,加载提扳力后较之加载前,C6/C7节段椎间孔投影面积明显增大;(4)提示旋提手法操作具有改变颈椎本身应力结构的力学特征,并能扩大患者旋颈对侧的C6/7椎间孔面积,实现治疗神经根型颈椎病的目的。

关键词：神经根型颈椎病有限元分析颈椎旋提手法生物力学数字化

一种椎弓根螺钉内固定术中非同源低重叠率点云的配准方法

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中国激光 2023年第9期50卷 82-90页

作者：张立静王斌斌王玮武博张楠首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069 首都医科大学宣武医院骨科北京100053

在手术导航系统辅助的椎弓根螺钉内固定术中,术前与术中点云配准精度是影响导航定位效果的重要因素。由于术前与术中点云的获取方式不同,且术中暴露位置受限,两种非同源三维点云存在初始位姿差异大、重叠率低的问题,现有的配准算法在术... 详细信息

在手术导航系统辅助的椎弓根螺钉内固定术中,术前与术中点云配准精度是影响导航定位效果的重要因素。由于术前与术中点云的获取方式不同,且术中暴露位置受限,两种非同源三维点云存在初始位姿差异大、重叠率低的问题,现有的配准算法在术前术中点云配准时容易失效且精度不高。为此,本文提出了一种椎弓根螺钉内固定术中非同源低重叠率点云的配准方法。首先,对术中点云进行降采样,对术前点云进行基于最远点采样的局部区域划分,选取其中的最优局部区域,与术中点云进行采样一致性初始配准;之后,采用迭代最近点算法进行进一步优化,实现点云的准确对齐。在本文所用数据集上,所提算法在术前术中点云配准实验中的平均旋转误差为0.406°,平移误差为0.474 mm,实现了初始位姿差异大、重叠率低的非同源术前术中点云的高精度配准,与现有算法相比,配准成功率从66.67%提高至100%。

关键词：医用光学椎弓根螺钉内固定术非同源点云初始位姿差异大低重叠率点云配准

颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对后纵韧带骨化物和内植物影响的有限元分析

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中国组织工程研究 2025年第9期29卷 1761-1767页

作者：李良奎黄永灿王鹏于滨生遵义医科大学珠海校区广东省珠海市519041 深圳市脊柱外科重点实验室北京大学深圳医院脊柱外科广东省深圳市518036 深圳北京大学香港科技大学医学中心骨病研究所广东省深圳市518036 安徽医科大学北京大学深圳医院临床学院广东省深圳市518036

背景:颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对颈椎力学的影响尚未明确,既往研究主要集中在颈椎前路椎体骨化物可控前移融合的手术技巧、中长期疗效和术后并发症等。目的:运用有限元方法分析颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对颈椎后纵韧带骨... 详细信息

背景:颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对颈椎力学的影响尚未明确,既往研究主要集中在颈椎前路椎体骨化物可控前移融合的手术技巧、中长期疗效和术后并发症等。目的:运用有限元方法分析颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对颈椎后纵韧带骨化物和内植物生物力学的影响。方法:选择一名健康男性志愿者进行全颈椎薄层CT扫描,应用有限元分析软件构建正常全颈椎模型,与既往文献进行对比验证其有效性;随后在模型上构建累及C4、C5和C6节段的连续型颈椎后纵韧带骨化物的术前模型;以术前模型为基础,创建颈椎前路椎体骨化物可控前移融合手术三维有限元模型,约束2个模型C7椎体下表面,于C1椎体上表面施加50 N的轴向力和1.0 N·m的力矩,在屈伸、侧弯、旋转6个工况下,分析颈椎前路椎体骨化物可控前移融合对骨化物和内植物应力的影响。结果与结论:①从术前模型得出骨化物应力主要集中在C4/5节段,在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转6个工况下骨化物最大应力分别为10.1,148.6,68.9,74.8,83.8和85.1 MPa;②颈椎前路椎体骨化物可控前移融合术后,骨化物应力集中分布区域未见明显改变,但该手术会改变骨化物应力大小,除在前屈位颈椎前路椎体骨化物可控前移融合模型骨化物应力较术前模型增大(+44.7%)外,在其他5个工况下,骨化物应力较术前模型明显降低,其中后伸位下降最明显(-74.1%),在左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转下骨化物应力分别下降62.2%,63.3%,66.4%,67.9%;③钛板、螺钉应力主要集中在头尾两端,后伸应力最大(149.5 MPa),前屈应力最小(43.3 MPa);4个椎间融合器应力主要集中在C3/4、C6/7融合器,应力主要分布在融合器的上下表面周围,后伸应力最大(30.8 MPa),前屈应力最小(11.5 MPa);内植物(钛板、螺钉和椎间融合器)应力主要集中于头尾两端,应力较大易导致头尾两端钛板、螺钉断裂和内植物下沉;④提示颈椎前路椎体骨化物可控前移融合能明显降低骨化物应力,可能有助于防止过度增生从而压迫神经,在术后需密切关注头尾两端螺钉松动、断裂或钛板移位、断裂等情况。

关键词：颈椎后纵韧带骨化症颈椎前路椎体骨化物可控前移融合术有限元分析韧带骨化物内植物生物力学

利用手指温度监测血管功能的评测与脉搏波速度间关系的研究

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生物医学工程学杂志 2016年第6期33卷 1084-1089页

作者：王欣欣李霞褚熙董晴赵小静陈卉张宽首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点试验室北京100069 首都医科大学宣武医院北京100069

早期血管功能检测对心血管疾病的防治具有重要意义。本文主要研究了手指温度监测曲线对心血管疾病预测的有效性,并与脉搏波速度检测结果进行了比较研究。研究选取受试者112人[年龄(42.18±12.28)岁,50%为男性,37人确诊患有心血管疾病],... 详细信息

早期血管功能检测对心血管疾病的防治具有重要意义。本文主要研究了手指温度监测曲线对心血管疾病预测的有效性,并与脉搏波速度检测结果进行了比较研究。研究选取受试者112人[年龄(42.18±12.28)岁,50%为男性,37人确诊患有心血管疾病],分别进行了手指温度监测记录和脉搏波速度检测。数据分析结果表明,心血管疾病相关参数集中在手指温度下降阶段。由十折交叉验证选出预测效果最好的Logistic回归模型,用于预测心血管疾病,其效果与脉搏波速度的检测效果一致。结果还显示,手指温度曲线中的参数具有一定早期动脉硬化检测能力。本文研究结果表明,手指温度曲线具有预测心血管疾病的潜力,或可反映心血管疾病早期的血管功能。

关键词：手指温度监测脉搏波速度 Logistic回归模型

基于快、慢速加载单轴拉伸数据识别的角膜生物力学特性比较

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医用生物力学 2022年第4期37卷 669-675页

作者：张迪张海霞曾正袁子维王维李林首都医科大学生物医学工程学院首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069

目的比较基于快、慢速加载单轴拉伸数据确定的角膜生物力学特性参数。方法选取15只健康成年兔的角膜进行平均加载速率为0.16、0.02 mm/s单轴拉伸实验,分别获得应力-应变以及应力松弛数据;分别利用黏超弹性模型、1阶Ogden模型和2阶Prony... 详细信息

目的比较基于快、慢速加载单轴拉伸数据确定的角膜生物力学特性参数。方法选取15只健康成年兔的角膜进行平均加载速率为0.16、0.02 mm/s单轴拉伸实验,分别获得应力-应变以及应力松弛数据;分别利用黏超弹性模型、1阶Ogden模型和2阶Prony级数模型对加卸载迟滞环曲线、应力-应变曲线、应力松弛曲线进行分析。基于黏超弹性模型拟合快速加卸载迟滞环曲线确定的参数集记为G_(vh)。拟合慢速加载的应力-应变、应力松弛数据的材料参数集记为G_(OP)。利用相关性分析比较G_(vh)与G_(OP)之间参数的相关性。结果对快速加卸载迟滞环数据、慢速加载的应力-应变数据与应力松弛数据的拟合优度R^(2)都大于0.95。G_(vh)与G_(OP)中6个参数中5个(μ,A_(1),A_(2),τ_(1),τ_(2))差异明显(P生物力学参数具有差异性。研究结果为进一步探索利用临床数据识别角膜生物力学特性提供前期的研究基础。

关键词：角膜黏超弹性模型单轴拉伸实验

基于功能磁共振成像的唇腭裂患者构音障碍康复训练脑机制研究

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生物医学工程学杂志 2023年第1期40卷 125-132页

作者：王梦悦李春林张文静陈仁吉李霞首都医科大学、生物医学工程学院北京100069 生物力学临床应用基础研究北京市重点实验室北京100069 首都医科大学附属北京口腔医院北京100191

唇腭裂(CLP)是口腔颌面部最常见的先天性缺陷。本研究采集23名未接受康复训练、存在构音障碍的CLP患者(Bclp组)和23名经康复训练后恢复构音清晰度的CLP患者(Aclp组)在执行汉字发音任务时的功能磁共振成像数据,进行激活脑区分析,探索CLP... 详细信息

唇腭裂(CLP)是口腔颌面部最常见的先天性缺陷。本研究采集23名未接受康复训练、存在构音障碍的CLP患者(Bclp组)和23名经康复训练后恢复构音清晰度的CLP患者(Aclp组)在执行汉字发音任务时的功能磁共振成像数据,进行激活脑区分析,探索CLP患者经过构音障碍康复训练后脑机制的变化。研究发现,Aclp组的运动皮层、布罗卡(Broca)区、韦尼克(Wernicke)区、小脑等脑区明显激活,Bclp组的运动皮层等脑区仅表现出微弱激活,激活范围小。本文比较了具有组间差异的脑区和共同激活脑区的脑活动水平变化,发现康复训练使负向激活的脑区(小脑、左侧运动区、Wernicke区等)活动水平提升到正向;同时提升了微弱激活脑区(右侧运动区和Broca区等)的活动水平。本文研究结果提示,对CLP患者实施康复训练可提高CLP患者与构音清晰度相关脑区的活动水平,构音清晰度相关脑区的激活强度值可作为一种可量化的客观评价指标来评估康复训练效果,对康复训练方案的制定具有重要意义。

关键词：康复训练唇腭裂激活脑区