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鼻中隔偏曲矫正手术前后鼻中隔生物力学三维有限元分析
编辑人员丨5天前
目的:建立鼻中隔偏曲矫正手术前后鼻中隔三维有限元模型,探究鼻中隔偏曲矫正手术对鼻中隔软骨应力的减张效果。方法:该研究选取1例于2022年1月在南方医科大学珠江医院治疗的40岁男性鼻中隔偏曲患者,进行鼻内镜下二线减张鼻中隔矫正术,在术前和术后6个月行鼻中隔软骨CT三维重建及有限元分析,采集三维CT的DICOM格式数据,运用Mimics 21.0、Geomagic Studio 2014、ANSYS Workbench 17.0软件建立鼻中隔三维有限元模型。在鼻中隔软骨的顶端与底端设置固定约束,在软骨前端平面设置加载一个压强为10 6 Pa的沿X轴方向的接触应力,然后进行鼻中隔总形变位移和von Mises应力(VMS)分布的有限元分析。 结果:(1)鼻中隔偏曲软骨的总形变位移值最高点位于软骨前端,术前总形变位移最大值为0.022 296 m,术后为0.108 810 m。(2)鼻中隔偏曲软骨的应力分布主要集中于软骨前中段,VMS在鼻中隔前端有一峰值,术前VMS峰值为725 000 Pa,术后为2 426 000 Pa。(3)术后鼻中隔软骨总形变位移和VMS分布曲线从鼻中隔前端至后端有"瀑布样"落差。(4)术前鼻中隔VMS最大分布范围约为0.003 252 4 m 2,术后约为0.000 418 6 m 2,术后鼻中隔应力分布范围较术前明显减少。 结论:通过CT三维重建结合有限元分析技术,成功建立了鼻中隔三维有限元模型;通过对比手术前后的总形变位移和VMS曲线,证明鼻中隔偏曲矫正手术对鼻中隔软骨应力有减张效果。
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编辑人员丨5天前
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围术期肺复张策略的研究进展
编辑人员丨5天前
全身麻醉过程中多种因素可导致患者发生肺不张,如诱导前给氧去氮会加速气道内气体的吸收导致吸入性肺不张;肌松药使膈肌松弛向头部移动造成压迫性肺不张;术中一旦患者脱离呼吸机回路,肺泡因失去外界正压的支持也会迅速塌陷。据报道,接受全身麻醉的患者约有90%会发生不同程度的肺不张 [1]。肺不张邻近区域的过度扩张、肺不张区域的机械应力及组织缺氧等因素会促进炎症细胞因子及ROS大量释放、白细胞过度浸润,最终导致肺损伤 [2]。老年、术前贫血状态、手术时间较长等因素也是术后肺部并发症(PPC)发生的独立危险因素。肺保护性通气(LPV)策略是降低PPC发生率的重要手段,肺复张是其中的重要组成部分,它是通过多种手段提高跨肺压使萎陷的肺泡打开 [3]。本文就围术期肺复张的研究进展进行综述。
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编辑人员丨5天前
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Ilizarov技术基础研究进展
编辑人员丨5天前
历经数十年的创新与发展,Ilizarov技术已在世界范围内得到充分认可并广泛应用于肢体畸形矫正及创伤后遗症等治疗中,为骨科发展做出举世瞩目的贡献。张力-应力诱导组织再生是Ilizarov技术核心,机械应力刺激信号经转导后引发生物级联反应,包括局部骨形态发生蛋白表达改变、炎症反应和免疫反应、血管再生、干细胞归巢以及其他系统性反应,从而共同维持组织再生。新生骨矿化速率缓慢是Ilizarov技术的主要局限性之一,为帮助Ilizarov技术更好地应用于临床,近年来促进牵拉区骨矿化的基础研究成为该领域研究的热点,如物理措施、化学药物和生物疗法等。随着对机械牵拉促进组织再生的逐步探索和深入理解,胫骨横向骨搬移越来越多地被用于治疗下肢血管性疾病,如糖尿病足和血栓闭塞性脉管炎。归纳及总结Ilizarov技术基本生物学机制和促进牵拉区域骨矿化方法,为今后牵拉成组织技术机制的研究和临床技术的革新提供思路。
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编辑人员丨5天前
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长段缺失型食管闭锁延迟吻合后顽固性吻合口狭窄的风险预测指标
编辑人员丨5天前
目的:预测长段缺失型食管闭锁延迟吻合后顽固性吻合口狭窄的风险因素,以期改善患儿预后。方法:回顾性分析2015年2月至2022年1月上海交通大学附属新华医院收治的长段缺失型食管闭锁的患儿资料57例,其中男32例,女25例;中位食管扩张次数为12(0~40)次;Ⅰ型食管闭锁53例,Ⅱ型4例,分非顽固性狭窄组(30例)和顽固性狭窄组(27例)。所有患儿均通过食管内应力延长后行食管延迟吻合,记录患儿术后1个月和2个月时吻合口近远端最宽处和狭窄处直径,计算近端狭窄指数和远端狭窄指数,并比较两组患儿的基本资料、食管重建时间、术中食管近远端距离、手术并发症等。单因素分析两组差异有统计学意义的相关因素,纳入多因素logistic回归,并用受试者操作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评价其准确性。结果:单因素分析显示,与顽固性狭窄相关因素为:食管重建时间、术中近远端距离、留置食道引流管时间、术后2个月近端狭窄指数及远端狭窄指数、胃食管反流。通过构建logistic回归方程发现独立危险因素为:食管重建时间( P=0.014)、术中近远端距离( P=0.017)、术后2个月远端狭窄指数( P=0.028)、胃食管反流( P=0.037)。ROC曲线显示食管重建时间的曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.694,截断值为93.5 d,敏感度为81.5%,特异度为60%( P=0.012);术中近远端距离AUC为0.687,截断值为4.65 cm,敏感度为70.4%,特异度为60%( P=0.015);术后2个月远端狭窄指数AUC为0.710,截断值为61.04,敏感度为81.5%,特异度为53.3%( P=0.007);该4个独立因素联合诊断时AUC为0.891,敏感度为74.1%,特异度为93.3%( P<0.001)。 结论:食管重建时间、术中近远端距离、术后2个月远端狭窄指数和胃食管反流多因素联合对长段缺失型食管闭锁延迟吻合术后顽固性吻合口狭窄有良好的预测价值,为选择有效的临床治疗方案提供依据。
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编辑人员丨5天前
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有限元生物力学分析对眶颧颌骨折不同内固定方式稳定性的评价
编辑人员丨5天前
目的:通过有限元生物力学分析方法评价眶颧颌骨折不同内固定方式的稳定性,为选择最佳内固定方式提供新的研究方法和客观的量化依据。方法:选择2016年10月于大连医科大学附属第二医院确诊为眶颧颌骨折(Zingg B型)的患者1例,术中固定颧额缝、眶下缘,术后功能恢复良好,无张口受限、咬合功能正常、无复视、无内固定植入物移位、面部外观对称。收集术前眼眶CT图像,利用Mimics、Geomagic、Solidworks、Abaqus软件对健侧镜像处理模拟构建正常的颅面部骨骼有限元模型(FEM/intact)并进行验证,在此基础上根据骨折位置进行分割、装配,结合临床手术固定位点构建骨折内固定模型,分别为固定颧额缝有限元模型(FEM/ZFS)、固定眶下缘有限元模型(FEM/IOR)、固定颧额缝及眶下缘有限元模型(FEM/ZFS+IOR)和固定颧额缝、眶下缘及颧上颌缝有限元模型(FEM/ZFS+IOR+ZMS)。对不同内固定模型加载咬肌牵拉力,分析材料与骨折段的应力及位移、计算颧骨的旋转角度。并根据患者实际的手术情况建立术后模型(FEM/Post),与术前模拟的FEM/ZFS+IOR分析结果进行对比。结果:建立的FEM/intact外观逼真,几何相似性好,模型通过准确性验证。FEM/ZFS+IOR与FEM/ZFS+IOR+ZMS内固定钛板的最大应力分别为396 MPa和426 MPa,均低于其屈服强度483 MPa,骨折线最大位移分别为0.10 mm和0.06 mm,均≤0.1 mm,颧骨旋转角度均<2°;FEM/ZFS与FEM/IOR内固定钛板的最大应力分别为730 MPa和501 MPa,均高于其屈服强度,骨折线最大位移分别为0.27 mm和0.15 mm,均>0.1 mm,颧骨旋转角度均<2°。FEM/Post应力及位移情况与FEM/ZFS+IOR分析结果一致。结论:有限元生物力学分析方法可以在术前对眶颧颌骨折不同内固定方式的稳定性进行数字化分析评价从而选择出最佳固定方式,为眶颧颌骨折的精准治疗提供新的研究方法和客观的量化依据。
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编辑人员丨5天前
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牵张微应变影响髓核细胞生物学功能和退变的研究
编辑人员丨5天前
目的:探讨周期性牵张微应变对人髓核细胞生物学功能和退变的影响。方法:收集人椎间盘髓核组织,酶消化法分离、培养髓核原代细胞,显微镜下观察细胞生长状态。Mechano Culture FX2加载周期性牵张微应变,应力10万μ?,10%拉伸应变,频率0.1 Hz,8 640个循环周期。MTT法检测牵张微应变对髓核细胞增殖的影响;流式细胞仪检测牵张微应变对髓核细胞周期和凋亡的影响。基因表达谱芯片检测牵张微应变组和对照组表达差异的基因,生物信息学分析表达差异基因在髓核细胞的功能。荧光定量PCR法检测牵张微应变对髓核细胞表达炎症相关因子、TGF-β、基质降解酶类、ECM分子等的影响。结果:牵张微应变组髓核细胞生长状态较好。牵张微应变促进髓核细胞增殖和周期进程,两组细胞S期( t=5.336, P< 0.05)和G2/M期( t=7.288, P< 0.01)百分比的差异均有统计学意义。牵张微应变抑制髓核细胞凋亡(牵张微应变组8.56%±0.48%,对照组10.63%±0.32%, t=4.474, P< 0.05)。基因表达谱芯片检测到866个差异表达基因,基因本体(gene ontology)分析其在细胞中的作用,主要包括focal adhesion、extracellular matrix,membrane raft、condensed chromosome kinetochore、cytoskeleton等。牵张微应变影响髓核细胞表达炎症相关因子、TGF-β基因、基质降解酶、细胞外基质分子等的表达。与对照组相比,牵张微应变组炎症相关因子IL15( t=5.379, P< 0.05)、IGF1( t=5.454, P< 0.05)、IGFBP7( t=13.57, P< 0.01)的表达降低;TGF-β相关基因TGFB1( t=6.931, P< 0.05)、TGFB2( t=15.56, P< 0.01)、TGFB3( t=7.744, P< 0.05)的表达增高;基质降解酶类ADAMTS3( t=5.241, P< 0.05)和MMP19( t=24.72, P< 0.01)的表达降低,TIMP3( t=8.472, P< 0.01)的表达增高;ECM分子COL2A1( t=5.871, P< 0.05)、FLRT2( t=5.216, P< 0.05)、FN1( t=4.289, P< 0.05)的表达增高。 结论:周期性牵张微应变促进髓核细胞周期和增殖,抑制髓核细胞凋亡,可能通过调节髓核细胞表达炎症相关因子、TGF-β、基质降解酶类、ECM分子等改善髓核细胞退变。
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编辑人员丨5天前
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RhoA和核骨架-细胞骨架连接复合体在力学调控生长板软骨细胞肥大分化中的作用及其机制
编辑人员丨5天前
目的:研究核骨架-细胞骨架连接复合体(LINC complex)在周期性张应力调控大鼠生长板软骨细胞肥大分化中的作用。方法:采用四点弯曲张力仪,对体外培养的SD大鼠(华中科技大学同济医学院动物实验中心提供)生长板软骨细胞行周期性张应力,采用小干扰RNA(siRNA)抑制LINC complex(SUN1和SUN2)的活性,实验分组为对照组、对照组+siSUN、应力组和应力组+siSUN,蛋白质印迹法(Western blot)检测力学刺激对FAK、YAP和RhoA蛋白活性的改变,QPCR检测肥大分化指标Ihh和COL X的mRNA表达变化。两组间比较采用 t检验。 结果:应力组FAK、YAP和RhoA的蛋白活化明显高于对照组[磷酸化FAK(p-FAK):0.993±0.082比0.423±0.111, t=36.539, P<0.01;磷酸化YAP(p-YAP):0.734±0.071比1.635±0.127, t=19.722, P<0.01;活化RhoA(Active RhoA):1.288±0.076比0.646±0.132, t=18.157, P<0.01],同时应力组Ihh和COL X的mRNA表达水平低于对照组(Ihh:0.973±0.227比3.634±0.381, t=104.589, P<0.01;COL X:1.957±0.274比5.991±0.421, t=47.177, P<0.01),给予细胞siSUN抑制LINC complex(SUN1和SUN2)的活性,应力组FAK、YAP和RhoA蛋白的活化与对照组比较,差异无统计学意义(p-FAK:0.559±0.062比0.527±0.073, t=1.595, P>0.05;p-YAP:1.258±0.064比1.342±0.075, t=1.334, P>0.05;active RhoA:0.494±0.065比0.508±0.094, t=2.245, P>0.05),同时应力组Ihh和COL X的mRNA的表达与对照组比较,差异也无统计学意义(Ihh:1.264±0.262比1.719±0.345, t=2.197, P>0.05;COL X:1.747±0.185比2.361±0.367, t=2.175, P>0.05)。 结论:持续的周期性张应力通过LINC complex调控大鼠生长板软骨细胞的肥大分化。
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编辑人员丨5天前
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PIEZO2基因突变相关疾病诊治研究进展
编辑人员丨5天前
机械转导是细胞功能的一项基本机制,在人类生长发育、生理及病理过程中具有关键作用,其分子机制一直是研究热点。Piezo2蛋白是一种机械敏感性的阳离子通道,近年来被证实是机械转导作用的重要组成元件,参与调节和维持呼吸节律、肠道运动、软骨应力、触觉等多项生理过程。在过去几年里,PIEZO2基因突变相关疾病逐渐被报道,其表型以远端关节挛缩、脊柱侧凸、肌张力低下、运动发育落后为主要特征。该文从PIEZO2基因突变相关疾病临床表现、诊断以及未来治疗方向等方面进行综述,旨在加深临床医生对于此类疾病的认识,使患者得到长期科学的管理,同时为该基因的基础研究和重要药物靶点的开发提供思路。
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编辑人员丨5天前
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血流向量成像技术评估正常人舒张期左心室壁剪切应力
编辑人员丨5天前
目的:运用血流向量成像(VFM)技术评估正常人左心室各节段室壁剪切应力(WSS)在舒张期不同时相的变化。方法:选择2018年8月至2019年3月在哈尔滨医科大学附属第二医院体检中心的健康志愿者200例,应用VFM技术测量舒张期同一时相左心室各节段WSS以及舒张期不同时相[等容舒张期(D1)、快速充盈期(D2)、减慢充盈期(D3)、心房收缩期(D4)]左心室各节段WSS,进行分析并寻找变化规律。结果:①舒张期同一时相左心室各节段WSS之间的关系:D1前间隔、后间隔及后壁,D2后间隔、后壁及下壁WSS的绝对值之间的关系呈现基底段>中间段>心尖段,差异有统计学意义(均 P<0.05);②舒张期不同时相左心室各节段WSS的变化规律:左心室前间隔、后间隔、前壁、侧壁及下壁整体室壁剪切应力(WSS-AL)的绝对值在D1-D2-D3-D4呈递增-递减-递增趋势,后壁WSS-AL的绝对值在D2-D3-D4呈递减-递增趋势;左心室前间隔心尖段、后间隔基底段和中间段、前壁基底段、中间段和心尖段,侧壁基底段,后壁中间段和心尖段,下壁基底段和中间段WSS的绝对值在D1-D2-D3-D4呈递增-递减-递增趋势,差异有统计学意义(均 P<0.05)。 结论:左心室WSS在同一时相不同节段以及同一节段不同时相均呈现出规律性的变化,且与左心室的血流动力学变化相符合,说明VFM技术测量的WSS可以定量反映出正常人左心室的血流动力学变化。
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编辑人员丨5天前
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外固定与内外联合固定骨搬移治疗下肢骨缺损的有限元模型建立及生物力学分析1例
编辑人员丨5天前
目的:建立外固定与髓内钉联合外固定骨搬移治疗股骨和胫骨骨缺损的术前有限元模型,评估其稳定性及生物力学性能。方法:2022年5月至2022年8月,新疆医科大学第一附属医院骨科中心显微修复外科选取1名男性志愿者,29岁,身高175 cm,体重65 kg,采用64排CT扫描右下肢,数据导入Mimics 21.0软件建立正常的股骨及胫骨几何模型。以此为基础,根据股骨、胫骨行不同固定方式骨搬移,分为股骨外固定架组、股骨髓内钉联合外固定架组、胫骨外固定架组及胫骨髓内钉联合外固定架组等4组。采用Hypermesh 10.0软件进行网格划分,在Ansys v.11软件中进行有限元分析,分别测量2种治疗方式中搬移骨段、胫骨近端及远端和固定装置的等效应力分布及特点。结果:股骨与胫骨髓内钉联合外固定架组中皮质骨与外固定架及螺钉的Von Mises等效应力峰值高于外固定架组,其皮质骨应力降幅分别约为76.9%和77.8%,外固定结构应力降幅分别为81.4%和76.3%。股骨与胫骨髓内钉联合外固定架组中结构位移峰值低于外固定架组,其位移降幅分别约为78.4%和60.1%。结论:股骨、胫骨缺损后行髓内钉联合外固定架骨搬移手术治疗可能具有更佳的生物力学优势,有利于牵张期和矿化期新骨形成和骨盐沉积。
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编辑人员丨5天前
