骨科三维有限元力学仿真的建模

骨科三维有限元模型是有限元数值计算与计算机仿真技术相结合、针对临床骨科对象建立的生物力学实验模型,是骨科生物力学研究的重要手段之一.骨科生物力学是应用生物力学的方法来解决骨科遇到的问题,将数学、物理学和工程学的原理和手段应用于临床骨科对象,形成了脊柱生物力学、关节及人工关节生物力学、运动和康复医学、组织工程研究等方向[1-4].     

2010上海国际骨科生物力学研讨会会议通知

由中国力学学会中国生物医学工程学会生物力学专业委员会主办、上海市骨科内植物重点实验室暨上海交通大学附属第九人民医院骨科承办的2010上海国际骨科生物力学研讨会将于2010年7月23～25日在上海举行,会议邀请了美国、加拿大等国家和地区的十余位国际知名生物力学专家,围绕人工关节设计和临床应用的生物力学问题、     

2010上海国际骨科生物力学研讨会会议通知

由中国力学学会中国生物医学工程学会生物力学专业委员会主办、上海市骨科内植物重点实验室暨上海交通大学附属第九人民医院骨科承办的2010上海国际骨科生物力学研讨会将于2010年7月23—25日在上海举行,会议邀请了美国、加拿大等国家和地区的十余位国际知名生物力学专家,同绕人工关节设计和临床应用的生物力学问题、骨力学强度分析和力学建模方法、骨的力学适应性和骨细胞的调节作用、细胞生长和分化的力学生物学调节等主题展开研讨。     

骨科生物力学研究的测量方法学专家共识

骨科生物力学是以骨骼肌肉系统为对象,利用生物力学的方法将工程原理,尤其是机械力学原理应用于临床医学来解决骨科所遇到的问题的一门生物力学领域中相当重要的分支学科。骨科生物力学研究中常通过测试和测量骨、骨骼肌、肌腱和韧带、关节、脊柱等骨骼肌肉系统的力学特性参数,对标本进行综合评价。骨科生物力学测试测量方法包括机械测试方法、接触式测量方法以及非接触式测量方法。机械测试方法包括拉压试验、弯曲试验、扭转试验、纯剪切试验、疲劳试验、拔出试验、阻力矩试验、微力学试验等。接触式力学测量方法包括电阻应变测量方法、硬度测试方法等。非接触式力学测量方法包括光测法、声测法以及磁测法等。此外,还有计算机三维图像重建和有限元分析方法、分子生物力学研究方法以及三维捕捉和步态分析方法。上述方法在骨科生物力学研究的测试和测量中有各自的应用范围以及各自的优点以及不足。本文通过对这些方法的原理、应用范围以及优缺点的介绍,给相关领域研究者们提供方法学的指引,以便于在骨科生物力学研究中选择合适的测量方法。     

重庆关节外科国际学术研讨会及学习班通知

第三军医大学西南医院骨科与《中华骨科杂志》编辑部、《中华外科杂志》编辑部定于 2001年 8月 26～ 30日在重庆西南医院联合举办关节外科国际学术研讨会，同期举办人工关节及关节镜技术学习班。 一、关节外科国际学术研讨会 (一 )征文内容 (1)关节镜技术相关的基础理论及临床应用。 (2)人工关节的生物力学及临床应用中的问题。 (3)关节疾病的相关基础研究、诊疗新进展。 (4)人工关节置换和翻修术。 (5)疑难病例讨论。 (二 )征文要求 (1)所送论文必须是 2000年 12月 31日以前未曾公开发表的。会议选用部分论文在大会上交流。将优秀论文向《…     

重庆关节外科国际学术研讨会及学习班通知

第三军医大学西南医院骨科与《中华骨科杂志》编辑部、《中华外科杂志》编辑部定于 2001年 8月 26～ 30日在重庆西南医院联合举办关节外科国际学术研讨会,同期举办人工关节及关节镜技术学习班。 一、关节外科国际学术研讨会 (一 )征文内容 (1)关节镜技术相关的基础理论及临床应用 ,(2)人工关节的生物力学及临床应用中的问题 ,(3)关节疾病的相关基础研究、诊疗新进展 ,(4)人工关节置换和翻修术 ,(5)疑难病例讨论。 (二 )征文要求 (1)所送论文必须是 2000年 12月 31日以前未曾公开发表的。会议选用部分论文在大会上交流。将优秀论文向《中华…     

骨科生物力学的发展现况

近年来,骨科生物力学的相关议题在各领域持续发展,同时亦有许多令人振奋的新发现。由于时代变迁与设备的改良,骨科研究的范围变得相当广泛,议题有小至细胞的力学刺激响应,亦有大至肢体的动作分析。生物学与力学间的关系可谓是近来最热门的课题,而相关的新兴研究报告包含应用骨与软骨病理学的遗传基础探讨骨质疏松及退化性关节炎等常见的病症机制。其它热门探讨的骨骼肌肉相关议题包括组织工程、生物医学材料的应用、肌腱与韧带的修补、人工植入物以及显微组织的力学性质。此外,目前有许多跨领域的骨科相关研究议题,如以不同形态的力学环境刺激细胞,观察其生理变化及回应。而部分新的研究方法包括以计算机(如有限元素模型)模型的模式模拟显微构造(如松质骨架构)的力学机制及一些相对长期的活体研究。骨科生物力学是一门相当广泛的科学,其主要是促进临床手术技术、手术器械以及人工植入物的进步,如骨折固定模式、人工关节组件设计、义肢等方面均是骨科生物力学对于临床的主要贡献。     

以生物力学观点对几种骨折固定法的评论

骨折愈合和骨重建中的生物力学原理研究,是目前国内外生物力学工作者和骨科医务界十分重视的一个新课题。多年来我们从三方面进行了研究,一是探讨实验性动物骨折愈合的生物力学机制,包括生化、牛物力学观察和中西医结合治疗骨折的功效分析;二是进行骨折治疗中骨重建的生物力学原理的探索;三是对压缩钢板内固定的临床治疗中生物力学原理和应力遮挡效应问题的分析。与此同时对骨的力学性质、骨的功能适应性,骨折治疗中各种内外固定方法、应力分布与刚度的影响和固定中出现的生物力学问题,从理论上和实验上一一进行了深入的研究与分析。     

骨生物力学的应用与研究进展

充分了解和认识骨的生物力学在骨科临床与基础研究中的广泛应用。为解决骨科临床与基础 研究中肌肉骨骼系统出现的难题提供科学、有力的理论依据，同时也为中医骨伤科特色疗法对治疗骨 伤各种损伤和骨疾病与生物力学研究应用新的发展平台奠定坚实的理论基础，从而开启骨伤科临床 发展与基础研究的新思路和新方法。     

运动医学与生物力学

运动损伤在骨科门诊及急诊都占有相当高的比例，而且大部分与运动有关的损伤都发生于或涉及人体的骨骼肌肉系统，与一般的创伤、人工关节重建等手术相比，其需考虑的因素及层面更广、更复杂。因此，生物力学研究在运动医学临床应用上更显其重要性。由于大部分骨骼肌肉系统损伤是由于外部施加力量与内部承受能力不平衡所致，     

Research status and application prospects of digital technology in orthopaedics

In the last 10 years, basic and clinical research in orthopaedics has developed rapidly. Understanding of orthopaedic disorders involves not only routine diagnosis, but also the pursuit of highly efficient and accurate three-dimensional imaging of the intra- and extra-medullary distribution, form and structure of orthopaedic disorders, thus allowing scientific evaluation of the indications for surgery, drawing up of the best surgical plan, minimization of operative trauma and the earliest possible restoration of limb function. Meanwhile, the most important type of basic research, which was previously biomechanical research, has gradually become computational biomechanics based on in vitro cadaver experiments. This review aims to summarize the research status and application prospects of digital technology in orthopaedics, including virtual reality technology, reverse engineering and rapid prototyping techniques, computational biomechanics, computer navigation technology and management of digitization of medical records.     

移植物应用在促进肩袖腱-骨愈合的研究进展

肩袖修补术后再撕裂发生率很高，主要原因是术后腱-骨结合部为瘢痕愈合。针对该问题，近年研究主要集中在移植物的应用方面，包括细胞移植、骨膜移植、软骨移植、生物合成物移植。细胞移植主要是来源不同的各种干细胞，目前研究已证实可取得较好效果，外泌体与干细胞的联合应用可能是以后发展方向；骨膜移植是一种比较有前景的干预手段，但目前临床应用少，且其存在取材来源有限、取材的二次创伤等问题，组织工程骨膜及人工仿生骨膜可能是骨膜的替代选择；软骨移植可促进腱-骨结合部软骨再生，利于腱-骨愈合，但也存在取材有限、二次损伤可能，该问题目前未见较好解决策略；无机合成物移植由于降解速度慢、单用效果不佳等问题，限制了其应用；生物衍生物存在免疫原性、生物力学欠佳等问题，目前未见妥善解决方法；有机合成移植物更注重模拟生理腱-骨结合区结构，在腱-骨愈合中表现出较好的效果，具有良好的应用前景。此外，上述不同移植物的应用研究大多停留在细胞、动物水平，应用临床还需更多研究。本文对上述不同移植物的应用现状、优缺点及发展趋势做一简要综述，以期为肩袖撕裂的临床治疗提供一定的指导。     

有限元技术及其在人工髋关节领域的应用

髋关节具有独特的解剖学特点及复杂的生理功能,在人体直立和活动中发挥重要的作用。针对其正常力学结构和病损修复后的生物力学研究为临床所重视。而鉴于其结构的复杂性,在体的力学研究存在很大困难,多数实验是通过动物模型来完成,从而对实验结果的可靠性产生不同程度的影响。有限元技术是计算机力学分析的重要方法之一,已成功应用于工程力学的多个领域,尤其是对于不规则构件的力学分析,有其独特的优势。有限元分析法被应用于矫形外科领域,在全髋关节置换前后应力分布规律的研究、骨水泥等移植材料的应力分析、假体的优化设计、假体界面受力情况及表面磨损等方面已取得了很大进展。有限元法自引入生物力学领域以来,改善了我们在生物力学方面的研究思路,通过不断地完善与发展,在人工关节的研究中将具有更广阔的前景。     

The Marshall R. Urist Young Investigator Award. Orthopaedic applications of gene therapy. From concept to clinic

Gene therapy offers new possibilities for the clinical management of orthopaedic conditions that are difficult to treat by traditional surgical or medical means. To bring the potential of this novel technology into the clinic, a research program was initiated that aimed to identify orthopaedically useful genes and develop methods for delivering them to suitable sites under conditions in which gene expression remains at therapeutic levels for the appropriate periods of time; this program is now 10 years old. Rheumatoid arthritis was selected as the lead disease. Preclinical studies evaluating the local and systemic delivery of numerous different genes by in vivo and ex vivo methods in murine and lapin models led to the development of a human gene therapy protocol for arthritis. In this protocol, a gene encoding the human interleukin-1 receptor antagonist protein is transferred to the metacarpophalangeal joints of female patients with rheumatoid arthritis. The first patient was treated this way in July 1996. This is not only the first orthopaedic application of human gene therapy, but also the first use of gene therapy approved for a nonlethal disease. In addition to providing additional therapeutic options for the treatment of rheumatoid arthritis, the experimental data from this study suggest that gene transfer approaches may improve the treatment of osteoarthritis, the repair of cartilage, ligaments, tendons, menisci, intervertebral discs and bone, and the management of disorders such as osteoporosis and osteogenesis imperfecta. They also show promise as a means for developing novel and improved animal models of orthopaedic diseases. If the current rate of progress continues, wide clinical application of gene therapy in various orthopaedic indications should occur within the next 5 to 10 years.     

180篇创伤骨科论文临床疗效研究方法的评估

目的了解目前我国创伤临床病例研究的主要应用手段和研究水平。方法对中华骨科学会创伤学组2002年年会投稿临床病例研究稿件进行总结分析,对稿件论述的研究范围、研究对象、病例数量、骨折分类、研究方法、随访评价、统计分析应用等方面进行统计研究。结果大会收到225篇稿件。其中随访临床病例报告180篇。报告病例1万多例、范围广,包括了当前主要的临床治疗方法。回顾性研究中,对临床资料进行统计学分析的论文仅占少数(6.1%)。对骨折分类方法及临床随访结果评价标准不统一,欠规范。无前瞻性研究报告。结论创伤临床病例研究方法有待进一步改进。     

Machine learning in orthopaedic surgery

Artificial intelligence and machine learning in orthopaedic surgery has gained mass interest over the last decade or so. In prior studies, researchers have demonstrated that machine learning in orthopaedics can be used for different applications such as fracture detection, bone tumor diagnosis, detecting hip implant mechanical loosening, and grading osteoarthritis. As time goes on, the utility of artificial intelligence and machine learning algorithms, such as deep learning, continues to grow and expand in orthopaedic surgery. The purpose of this review is to provide an understanding of the concepts of machine learning and a background of current and future orthopaedic applications of machine learning in risk assessment, outcomes assessment, imaging, and basic science fields. In most cases, machine learning has proven to be just as effective, if not more effective, than prior methods such as logistic regression in assessment and prediction. With the help of deep learning algorithms, such as artificial neural networks and convolutional neural networks, artificial intelligence in orthopaedics has been able to improve diagnostic accuracy and speed, flag the most critical and urgent patients for immediate attention, reduce the amount of human error, reduce the strain on medical professionals, and improve care. Because machine learning has shown diagnostic and prognostic uses in orthopaedic surgery, physicians should continue to research these techniques and be trained to use these methods effectively in order to improve orthopaedic treatment.     

A systematic survey of the quality of research reporting in general orthopaedic journals

The poor reporting and use of statistical methods in orthopaedic papers has been widely discussed by both clinicians and statisticians. A detailed review of research published in general orthopaedic journals was undertaken to assess the quality of experimental design, statistical analysis and reporting. A representative sample of 100 papers was assessed for compliance to CONSORT and STROBE guidelines and the quality of the statistical reporting was assessed using a validated questionnaire. Overall compliance with CONSORT and STROBE guidelines in our study was 59% and 58% respectively, with very few papers fulfilling all criteria. In 37% of papers patient numbers were inadequately reported; 20% of papers introduced new statistical methods in the 'results' section not previously reported in the 'methods' section, and 23% of papers reported no measurement of error with the main outcome measure. Taken together, these issues indicate a general lack of statistical rigour and are consistent with similar reviews undertaken in a number of other scientific and clinical research disciplines. It is imperative that the orthopaedic research community strives to improve the quality of reporting; a failure to do so could seriously limit the development of future research.     

组织工程与细胞生物力学的进展

组织工程是由组织学与工程学两门学科组成。它包括组织中的细胞、细胞外基质与工程部分的材料科学及生物力学等跨领域研究。细胞生物力学则包含了单一细胞材料性质的探讨与细胞受力学刺激后,其信息传递、基因与蛋白质表现等改变的一系列研究。组织工程的最终目的是利用工程的方法制造出可取代人体的组织或器官,以解决器官移植中组织或器官取得困难、移植排斥反应仍无法有效避免等难题。因此,若能利用工程的方法制造出可取代人体器官的人造器官,则能为,临床治疗提供极佳的解决方法。本次组织工程与细胞生物力学重点刊共收录了中国大陆7篇(1篇综述)与中国台湾省4篇(1篇综述)相关研究论文,内容涵盖了干细胞的应用、载体的改性、软骨组织工程与细胞受力后的反应,性质从基础到未来可能应用的研究,期望能使读者曼深入了解工程在生物研究与临床应用中的作用与未来的发展,以吸引更多不同领域的研究人员共同加入跨领域的合作工作。