CRTER杂志“计算机辅助外科”栏目关于“骨与关节的影像图像技术”的组稿内容

<正>○基于MRI图像胫股关节有限元模型的建立○复杂髋关节骨折CT图像的三维重建○基于MRI图像含半月板的活体股胫关节接触特性有限元分析○7.0TMR关节软骨自旋锁定三维自旋-晶格弛     

椎间盘退变对L4-L5在垂直载荷下生物力学行为特性的影响

利用三维绘图软件构建人体腰椎L4-L5节段几何模型,采用有限元分析方法并调整计算精度,模拟研究椎间盘发生退变等四种工况,如轻度退变、中度退变、重度退变以及椎间盘完全摘除时关节峡部的受力情况。通过施加在L4椎板上378.93N的垂直载荷,得到四种工况下关节峡部的应力云图。结果表明,椎间盘退变程度影响小关节处的接触面积,从而使关节峡部应力发生相应的变化。说明关节峡部是腰椎后部抗压的重要结构,而关节峡部应力分布与大小以及腰椎后部结构刚度大小和小关节处的接触面积有关。该结论可为脊柱生物力学分析及人工椎间盘置换提供一定的理论参考依据。     

小关节角矢状化、椎间盘退变对退变性腰椎滑移作用的有限元研究

目的探讨小关节矢状化与椎间盘退变间的关系及其对退变性腰椎滑移的作用和意义。方法采用一种新型CAD方法精确构建65°小关节角、45°小关节角、25°小关节角与正常椎间盘、轻度退变椎间盘、重度退变椎间盘相组配的9种腰椎L4-L5活动节段有限元模型。生理压缩载荷下,分别对9种有限元模型的生物力学参数进行测试。结果与小关节角45°和25°有限元模型相比,小关节角65°有限元模型的矢状方向椎体前移位增加,关节突、峡部等效应力和关节突水平方向接触力明显增加;小关节角65°有限元模型的终板膨出减小,纤维环基质应力增加。与正常有限元模型相比,椎间盘轻度退变有限元模型刚度下降,小关节突及峡部应力轻度增加。9种有限元模型中,轻度退变椎间盘结合小关节角65°有限元模型的抗前剪力能力最差。结论小关节角矢状化既是退变性腰椎滑移的原发诱因,又是局部应力变化导致关节突再塑形的继发病理改变,矢状型小关节腰椎活动节段矢状方向内在不稳定性受椎间盘退变程度的影响,椎间盘退变对小关节角矢状化无明显促进作用。     

腰椎小关节的生物力学研究：三维有限元分析

作者对于腰椎小关节进行了三维有限元分析。结果表明,腰椎小关节在直立位、前屈位和后伸位时,均出现明显的应力集中。而腰椎间盘退变时,其应力水平又较正常时升高。作者认为,腰椎小关节过载可能是引起腰背疼痛的原因之一。腰椎间盘退变可使小关节承载加大。引起小关节的一系列病理变化,进而导致神经根管狭窄及神经根卡压。     

腰痛患者腰椎小关节退变与椎间盘退变的MRI比较

背景：研究脊柱退变的过程时发现椎间盘与小关节相互关联同时也相互影响,并将影响脊柱的正常功能及稳定,从而引起腰痛,而关于椎间盘和小关节的退变顺序一直存在争议。 目的：分析腰痛患者中腰椎小关节退变与椎间盘退变之间的关系。 方法：回顾性分析186例腰痛患者的腰椎MRI,对每例患者的L2-S1四个运动节段的小关节及椎间盘的退变进行评估。按年龄将入选人群分为3组(< 40岁,40-60岁,>60岁)。 结果与结论：腰椎小关节及椎间盘退变比率均随年龄增长而增加,二者退变均在L4-5、L5-S1节段退变最明显。在小关节与椎间盘的退变比率比较中,在各年龄段的各节段中椎间盘退变比率均大于小关节退变比率,除了年龄< 40岁及40-60岁的抽样人群中L2-3小关节退变多于椎间盘退变,但差异无显著性意义(P > 0.05)。腰椎小关节退变与椎间盘退变之间的相关性呈弱相关(χ2=100.9,P < 0.001,gamma=0.22 )。结果提示椎间盘退变与小关节退变均随年龄增长而增加,二种退变间呈弱相关,而二者在腰椎退变中的退变顺序仍不明确,需进一步研究。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

腰椎小关节不对称与椎间盘及小关节退变的关系

背景：腰椎小关节不对称与椎间盘退变程度之间的关系一直存在争议,并且国内在下腰痛患者中对小关节不对称与小关节退变程度之间关系的研究较少。 目的：调查分析腰椎小关节不对称在腰椎间盘退变与小关节退变过程中的作用。 方法：测量312例下腰痛患者共936个脊柱功能单位的小关节角度差值,差值<7°定义为小关节对称,差值≥7°定义为小关节不对称。对936个脊柱节段的椎间盘退变程度及小关节退变程度进行分级。 结果与结论：①小关节是否对称在年龄及性别上差异无显著性(P > 0.05)。②小关节不对称与椎间盘退变程度之间无显著关联(P > 0.05)。③在L4~L5节段小关节不对称组比小关节对称组的小关节退变程度更重(P < 0.01)。提示小关节不对称与椎间盘退变无明显影响,但在腰椎活动度最大的L4~L5节段,小关节不对称可能会引起小关节的退变。     

腰椎小关节退变的相关因素及生物力学特点

文题释义：腰椎小关节：为相近节段腰椎上位椎体的下关节突与下位椎体的上关节突组成的腰椎后外侧关节,将一个腰椎的椎弓与相邻腰椎的椎弓相连,在腰椎运动中占据着重要的地位。 生物力学：是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支,研究范围从生物整体到系统组织,其研究重点是与生理学、医学有关的力学问题。 背景：腰椎小关节退变近年来成为学者们研究的重点,认识腰椎小关节退变的危险因素对于预防以及减少脊柱损害具有关键性作用,并且了解其解剖结构对于治疗脊柱相关疾病及手术实施有着重要的指导意义。 目的：简述腰椎小关节解剖学、组织学特性,总结能够引起腰椎小关节退变的相关危险因素。 方法：利用计算机检索CNKI、万方、维普、PubMed、Elsevier和Web of Science数据库2018年3月至2019年9月有关腰椎小关节退变的文章,检索词为“腰椎小关节,关节囊,关节面方向,神经支配,骨性关节炎,生物力学,下腰痛,椎间盘退变,腰椎滑脱,腰椎退行性脊柱侧弯,lumbar facet joint,joint capsule,articular direction,eneurosis,osteoarthritis,biomechanics,low back pain,intervertebral disc degeneration,umbar spondylolisthesis,lumbar degenerative scoliosis”。查阅相关文章,包括综述、基础研究及临床研究,通过阅读标题及摘要进行初步筛选,排除与主题相关度低的文献,最终共纳入60篇文献进行结果分析。 结果与结论：①腰椎小关节退变的主要危险因素包括年龄、性别、异常应力、关节面方向、关节不对称性、腰椎节段和椎间盘退变;②关节退变后会导致下腰痛、椎间盘退变、腰椎滑脱、退行性脊柱侧弯等临床疾病的发生和发展,严重影响患者的日常生活和工作,降低生活质量。因此,腰椎小关节在脊柱相关疾病的治疗中不应该被忽视。 ORCID: 0000-0002-5700-8674(文王强) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

髓核摘除术对腰椎生物力学特性影响的有限元研究

目的　采用三维有限元模型分析方法,探讨腰椎间盘突出症髓核摘除术对腰椎生物力学特性的影响。 方法 采用新型CAD方法精确建立腰椎L4～5活动节段有限元模型,构建正常模型、退变模型、髓核摘除模型和疤痕长入模型分别模拟正常椎间盘、退变椎间盘、髓核摘除后即刻和术后中长期时的椎间盘;并比较其生物力学特征。 结果　(1)髓核摘除模型的刚度较退变模型减小,但较正常模型提高;　(2)疤痕长入模型腰椎节段刚度大幅回升并超过退变模型;(3)髓核摘除后即刻小关节突接触力减小,而疤痕长入模型则表现为小关节突接触力增加。 结论　腰椎间盘髓核摘除术后即刻对腰椎稳定性和后部结构应力影响较小,而髓核摘除中长期后则可有腰椎运动节段变硬和关节突的应力增加。     

基于三维有限元模型分析成年人后踝骨折对踝关节的生物力学影响

目的 利用三维有限元模型分析探讨成年人后踝骨折对踝关节的生物力学影响。方法 采用1例健康成年男性的踝关节CT扫描数据构建踝骨实体模型并导入Ansys 10.0有限元分析软件,建立踝关节三维有限元模型,并对模型的有效性进行验证。设定站立状态下踝关节载荷和条件,模拟后踝1/5、1/4、1/3、1/2范围骨折对比不同程度后踝骨折状态胫距关节软骨接触面积、最大米塞斯应力、最大接触应力和平均接触应力等参数。模拟腓骨外移、短缩、内旋和外旋状态,对比不同状态胫距关节接触应力峰值。结果 骨折范围增加后,胫骨软骨接触面积不断缩小,最大米塞斯应力及胫骨软骨最大接触应力和平均接触应力均不断增加。骨折范围> 1/3时,胫距关节接触面积显著缩小,关节位移显著增加。腓骨外旋、内旋、外移、短缩产生的胫距关节最大接触应力峰值变化差异分别为17.6%、17.7%、45.3%和10.3%。结论 三维有限元技术建立踝关节模型仿真度较高,当后踝骨折范围超过1/3时,会影响胫距关节的接触状态。骨折范围增加关节接触面积减小,接触应力增加,关节相对位移趋势增加,容易引起胫距关节软骨的退行性变,而不同腓骨移位状态会影响胫距关节...     

坐位旋转手法对腰椎内在应力的实时监测

目的：研究坐位旋转手法时对腰椎内在应力分布的特点。方法：使用L4-5腰椎CT片，以Mimics软件系统逐层重建，建立L4-5三维有限元模型。根据手法原理，将坐位腰椎旋转手法进行分解，把各项力学参数代入三维有限元模型进行计算分析。即时显示手法作用时腰椎间盘的位移和内在应力的变化。结果：正常腰椎在旋转手法作用时应力主要集中在椎体、终板和椎间盘处。退变腰椎在手法作用时应力主要集中在L4小关节的下关节突和椎弓，且应力分布集中。结论：(1)坐位腰椎旋转手法时，对于正常腰椎应力主要作用于椎体、终板和椎间盘等前部结构。(2)对于退变腰椎，应力主要作用于后部结构，并且所受应力分布集中，易损伤小关节、椎弓。     

CRTER杂志“骨科植入物研究”栏目关于“脊柱外科植入物”的热点选题

<正>○RANK/RANKL在假体松动中的分子机制○TFE抑制TNF-α分泌的机制以及关节假体无菌性松动防治○假体松动应力遮挡引起的骨质重新塑形○钛颗粒刺激巨噬细胞而释放的肿瘤坏死因     

基于CAD技术的个体化退变腰椎有限元模型库的建立

目的根据退变腰椎的形态特征,采用计算机辅助设计（computer aided design,CAD）方法精确建立不同形态改变的退变腰椎L4-L5运动节段三维有限元模型。方法采用改良的“非种子区域分割”以及非平行“最佳切割平面”等一系列新型CAD方法精确建立包括终板凹陷角、椎间盘高度、腰椎小关节角及椎间盘前凸角改变的L4-L5节段表面模型基本“结构模块”,表面模型数据导入ANSYS获得各“结构模块”有限元模型后,通过界面间的拼接粘贴构建不同形态改变的退变腰椎有限元模型并进行充分加载验证。结果所构建的有限元模型包含L4-L5节段所有重要解剖结构,正常和退变腰椎有限元模型预测结果与体外实验生物力学研究结果相符合。结论基于CT数据的新型CAD方法实现了个体化退变腰椎有限元模型库的建立。     

CRTER杂志“骨科植入物研究”栏目关于“假体松动作用机制”的热点选题

<正>○RANK/RANKL在假体松动中的分子机制○TFE抑制TNF-α分泌的机制以及关节假体无菌性松动防治○假体松动应力遮挡引起的骨质重新塑形     

CRTER杂志“骨科植入物研究”栏目关于“假体松动作用机制”的热点选题

<正>○RANK/RANKL在假体松动中的分子机制○TFE抑制TNF-α分泌的机制以及关节假体无菌性松动防治○假体松动应力遮挡引起的骨质重新塑形○钛颗粒刺激巨噬细胞而释放的肿瘤坏死因子对人工关节松动的作用     

不同运动状态下模拟人体腰椎结构特征变化的有限元分析

目的比较不同运动状态下正常与退变腰椎节段三维有限元模型的应力变化特点及量效关系,分析中医推拿手法对退变腰椎节段力学调衡作用机制。方法建立完整、真实人体脊柱退变腰椎节段(L4~5)三维有限元模型,模拟腰椎节段前屈与后伸的生理活动。在加载外力即中医推拿手法作用下,分析退变腰椎节段的应力变化特点以及外加载荷逐渐递增过程中退变腰椎节段的应力变化,并与正常腰椎节段在不同运动状态下的应力、应变改变趋势进行对比。结果在不同运动状态下,人体腰椎节段椎间盘内应力分布、髓核、纤维环等结构的弹性模量随着腰椎退变程度的增加呈逐渐增大的趋势。中医推拿手法作用后能改变椎间盘内的应力分布,一定程度地增大椎管内的空间,使神经根所受的应力减小,椎体、小关节应力、椎弓根应力后伸位大于前屈位;椎间盘内部应力前屈位大于后伸位;且均由上至下呈逐渐增大的趋势。结论中医推拿手法对人体退变腰椎节段力学环境的调衡起到改善和治疗腰椎间盘病变的目的。同时,与人体正常腰椎节段三维有限元模型对比,从生物力学环境与特性改变角度研究腰椎退变的过程,能够为中医推拿手法在临床中预防和治疗脊柱退行性疾病的推广应用提供科学依据,也为中医推拿手法有效地预防和治疗脊柱腰椎节段病损的生物力学机制的研究提供新研究思路。     

腰椎退变与不稳的影像学研究

目的：探讨椎间盘退变、小关节骨关节炎与腰椎退变性不稳3者之间的关系。方法：分析120个下腰痛患者的核磁共振影像与脊柱功能位X线片，腰椎不稳分为成角不稳，旋转不稳和水平不稳；椎间盘退变根据T2加权相被分为5级；小关节骨关节炎在T1加权相上被分为4级。结果：椎间盘退变程度和年龄成正相关，差异有显著性意义（P〈0．01）；有26．8％（93个）节段出现腰椎不稳，其中以椎间盘退变程度为1，2级的节段最为多见，与其他各级相比差异有极显著性意义（P〈0．01）；椎间盘退变和小关节骨关节炎呈正相关（J=0．937，P〈0．05），向前水平不稳和椎间盘退变和小关节骨关节炎明显相关，差异成极显著性（P〈0．01）。结论：放射影像测量的腰椎不稳定和小关节骨关节炎和椎间盘退变有明确的相关性。     

腰椎小关节不对称与小关节退变程度的关系及其临床意义

目的探讨退行性腰椎滑脱(Degenerative Lumbar Spondylolisthesis,DLS)腰椎小关节不对称与小关节退变程度的关系及其临床意义。方法随机从2004年5月～2009年8月我院收治的102例DLS患者中选取60例作为观察组,从300名在我院行体检无脊柱疾患的人员中选取与DLS组年龄、性别相匹配的60名作为对照组。在MRI上测量L3/4、L4/5、L5/S1两侧小关节角并计算出小关节不对称角度,同时观察小关节的退变程度,将其分为4度。并对所测参数进行相关性分析。结果腰椎左侧小关节方向比右侧更偏向矢状位,但这仅在DLS组L3/4(P=0.003)、L4/5(P=0.000)两个节段有统计学意义。两组L4/5小关节不对称与L3/4、L5/S1相比更严重,DLS组小关节不对称角度与对照组相应节段相比更大,小关节的退变程度更加严重,小关节不对称随着小关节退变程度的增加而增加。结论 (1)小关节不对称在下腰椎中普遍存在;(2)小关节不对称与小关节的退变程度呈正相关;(3)小关节不对称不仅是小关节骨性关节炎重塑的结果,而且是小关节先天存在的形态学异常;(4)小关节不对称增加了DLS的危险性,小关节不对称及退变程度对DLS具有病因学意义。     

腰椎小关节的生物力学

腰椎小关节是腰椎运动节段的重要组成部分，能控制腰椎运动节段的活动，承载施加于腰椎上的负荷，与椎间盘，韧带，包括关节囊一起维持腰椎的稳定性。同体内其他关节一样，当腰椎小关节承受异常的活动或应力时，易发生退行性变或发生小关节骨关节炎。Goldthnait于1911年首次提出腰椎小关节退变可引起腰背痛的假设。Ghormley于1933年提出了小关节综合征这一概念，并延用至今。现在，越来越多的研究表明腰椎小关节的迫性性变是引起腰椎不稳定和下腰痛的重要原因[1,2,3]，有学者估计15％到40％的慢性下腰痛同小关节有关[4]，因此腰椎小关节的…     

腰椎退行性滑脱与小关节形态之间关系的临床研究

目的:研究腰椎小关节形态变化与腰椎退行性滑脱之间关系。方法:通过X线、SCT等研究手段,分别测量89例腰椎退行性变滑脱病人与正常对照组之间的椎间盘高度比、小关节的角度以及小关节的横径等数据,结果行统计学处理与分析。结果:LDS组L3/4、L4/5、L5/S1节段的小关节角分别为(56.37±11.90)°、(61.30±13.41)°、(43.89±11.38)°;小关节的横径分别为(14.69±3.34)mm、(19.07±4.95)mm、(9.84±3.02)mm;椎间盘高度比分别为0.29±0.07、0.24±0.06、0.25±0.06。与正常对照组相比,LDS组的小关节角偏矢状角、椎间盘的高度比减少、小关节的横径增加;LDS组相应滑脱节段椎间盘全部变性。结论(:1)腰椎小关节基部横径越大,该小关节角度越趋于矢状位,腰椎滑移几率越高;(2)腰椎小关节与椎间盘退变之间关系密不可分;(3)腰椎小关节疾病的临床影像学缺乏科学的描述与支持,值得进一步研究。     

腰椎关节突结构差异影响腰椎退变机制的生物力学研究现状

<正>腰椎退行性病变导致的腰腿痛是当今社会造成劳动力丧失和残疾的常见原因之一,严重影响患者的生活质量,产生了巨大的医疗费用支出。腰椎关节突关节作为腰椎应力传导和运动控制的重要部分,其复杂的解剖结构和生物力学特点决定其在腰椎退变过程中起到了重要作用。关节突结构差异可能通过对关节突退变和椎间盘退变的影响进而加速腰椎整体退变的进程。通过影像学观察发现,这种差异与部分腰椎退行性病变的发生存在相关性[1-6],提示关节突结构差异通过特殊的