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关键词： 青年人   腹压   膈肌功能   压力生物反馈   最大吸气压力  

摘要： 背景:躯干压力生物反馈被认为是评估核心肌肉力量的一个可靠指标,其不仅能反映个体躯干力量状况,而且与呼吸肌功能有着密切关系。目的:探讨青年人躯干压力生物反馈与膈肌功能之间的相关性。方法:选择上饶师范学院80名大学生为研究对象,男34名,女46名,年龄(19.83±1.45)岁,采用床旁肌骨超声系统测量受试者膈肌厚度和移动度,便携式肺功能检测仪检测受试者最大吸气压,压力生物反馈仪测试受试者俯卧与仰卧位的腰部及腹部压力。采用Pearson或Spearman相关系数确定躯干压力生物反馈与膈肌功能之间的相关程度,多元线性回归分析确定膈肌功能的预测模型。结果与结论:①以性别分组,男子组年龄、身高、体质量、躯干压力生物反馈数值、平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、深吸气膈肌移动度、最大吸气压均大于女子组(P均<0.05);②以体力活动水平分组,久坐组躯干压力生物反馈数值及最大吸气压均低于运动组(P均<0.05);③相关性分析显示,躯干压力生物反馈(俯卧)、躯干压力生物反馈(仰卧)与平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、深呼吸膈肌增厚率、深吸气膈肌移动度、最大吸气压均具有显著性相关关系(P均<0.01);④多元线性回归分析显示,躯干压力生物反馈(俯卧)进入平静吸气末膈肌厚度的预测模型(F=27.228,P<0.001),躯干压力生物反馈(俯卧)进入深吸气末膈肌厚度的预测模型(F=38.615,P<0.001),躯干压力生物反馈(仰卧)、年龄进入深吸气膈肌移动度的预测模型(F=15.408,P<0.001),躯干压力生物反馈(俯卧)、体质量、年龄进入最大吸气压的预测模型(F=22.314,P<0.001);⑤结果显示,躯干压力生物反馈与膈肌厚度、膈肌移动度和最大吸气压的相关性较强,快速简便的躯干压力生物反馈测量可以作为筛查健康青年人膈肌功能的一种方法。

关键词： 类风湿关节炎   脂肪酸代谢相关基因   差异表达基因   生物标志物   生物信息学分析  

摘要： 背景:研究表明,脂肪酸代谢基因与类风湿关节炎发展紧密相关,因此基于脂肪酸代谢基因探索类风湿关节炎发病进展具有重要的临床意义。目的:探究脂肪酸代谢基因是否可以作为预测类风湿关节炎进展的可靠生物标志物。方法:从基因表达综合数据库(GEO)下载与滑膜组织相关的基因数据,应用STRING构建蛋白质-蛋白质相互作用网络分析,对其使用Cytoscape进行生物学注释(GO基因本体论)和信号通路富集分析(KEGG京都基因与基因组百科全书)。从分子特征数据库(MSigDB)筛选脂肪酸代谢相关基因,使用套索算法和支持向量机的递归特征消除算法筛选潜在生物标志物。通过CIBERSORT算法评估正常人和类风湿关节炎患者的免疫细胞浸润水平。最后,在GSE77298使用受试者工作特征曲线验证脂肪酸代谢相关基因的表达水平。结果与结论:①确定了361个类风湿关节炎差异表达基因,其中13个与报告的脂肪酸代谢相关基因重叠;②基于机器学习算法筛选出5个基因,受试者工作特征曲线显示有5个基因(PCK1、PDK1、PTGS2、PLA2G2D、DPEP2)可以预测类风湿关节炎的发展;③CIBERSORT算法结果表明上述5个基因和活化肥大细胞、中性粒细胞、静息肥大细胞、记忆性静息CD4^(+)T细胞浸润水平密切相关;④受试者工作特征曲线显示,PLA2G2D和PCK1具有较高的诊断价值;⑤提示脂肪酸代谢相关基因表达特征可作为预测类风湿关节炎临床结果的潜在生物标志物,可进一步提高类风湿关节炎预测的准确性。

关键词： 生物活性玻璃   缓释离子   涂层   颗粒   骨水泥   支架   硅   钙   生物医学工程   组织再生修复  

摘要： 背景:生物活性玻璃是一种多功能人工复合材料,可与组织亲和后缓释活性离子并表现一定的生物活性,其多样性源于制备工艺和组分的多变性,使其能够应用于不同的临床场景。目的:综述目前生物活性玻璃的主要应用形式、应用领域以及掺杂不同元素对其功能的影响。方法:以“生物活性玻璃,缓释离子,骨组织工程,复合支架,组织再生修复,生物医学工程”为检索词在中国知网及万方医学网检索;以“Bioactive glass,Slow-release Ions,Bone Tissue Engineering,Composite Scaffold,Tissue Regeneration and Repair,Biomedical Engineering”为检索词在PubMed和Web of Science数据库检索自2000-2023年收录的相关文献,最终纳入88篇文献进行综述。结果与结论:①在应用形式方面,生物活性玻璃可以根据不同临床场景的需要制作成包括涂层、颗粒、骨水泥及支架等形式,其中涂层能提高植入物生物活性,但易因降解导致植入物不稳定;颗粒适用于不规则骨缺损的修复,但传统方式制备的颗粒功能单一;骨水泥具备微创及可注射的优点,但不适用大尺寸骨缺损;支架具备优异的机械性能,常用于较大尺寸骨缺损,但韧性有限。②在应用领域方面,生物活性玻璃可用于包括口腔科、骨科、软组织工程以及癌症等多种组织再生修复和疾病治疗领域。③在元素掺杂方面,特定元素掺入生物活性玻璃后,不仅能提升其机械性能,还赋予了它特殊生物学功能,如生物活性、可降解性和抗菌性等。④生物活性玻璃作为一种多功能材料,可通过调整制备工艺和元素掺入来实现不同的应用形式和功能,满足不同的骨组织工程等临床需求,广泛应用于生物医学工程领域。

关键词： 外踝骨折   腓骨后外侧   低切迹钢板   逆向设计   医学生物工程  

摘要： 背景:高龄外踝骨折患者行传统外侧钢板内固定后常发生手术切口愈合不良、感染等现象,随着工程学软件在医学中的应用,一种可放置在后外侧的新型钢板能够被设计出并解决上述问题。目的:以外踝骨折线顶部与骨折线前缘起点的距离(ACD)、骨折线顶部与外踝尖部距离(CTD)、骨折线顶部与骨折线后缘的距离(PCD)及腓骨远端前外侧面与后外侧面夹角(CA)的三维CT数据为基础,使用医学生物工程学软件逆向设计外踝后外侧低切迹钢板。方法:各取30例不稳定外踝骨折及正常踝关节行CT扫描并三维重建,使用3-matic软件测量外踝骨折患者中ACD、CTD及PCD的数值,绘制并描述外踝骨折线特点,并使用mimics软件测量正常踝关节中CA的数值。以上述测量数据为基础,使用3-matic、solidworks软件设计出外踝后外侧低切迹钢板,构建出钢板厚度及钉道方向。在Geomagic Studio软件中行精细曲面、自动曲面、拟合曲面等操作,生成低切迹钢板雏形,并进行3D打印;取外踝后外侧切口,拨开腓骨长短肌腱,将3D打印出来的钢板雏形放置在腓骨后方以测试其大小及与骨面的贴合度。结果与结论:①ACD均值为(2.97±0.03)cm,变异度为5.23;PCD均值为(3.17±0.11)cm,变异度为17.60;CTD均值为(4.52±0.07)cm,变异度为8.60;②以此绘制外踝骨折线,呈倒“V”型;胫距关节面截面处CA均值为(103.20±1.94)°;腓骨远端前缘上下顶点的中点截面处CA均值为(78.50±1.78)°;③通过3-matic、solidworks及Geomagic Studio软件能够成功设计出外踝后外侧钢板,钢板近端螺钉孔道预留三四孔,其螺钉方向由后向前,远端预留内外侧各3个螺钉孔道,内侧3个孔道方向可由后向前,外侧3个螺钉孔道需偏向内侧,角度为9.72°-13.28°;④提示外踝前外侧骨折线ACD位置的变异度相对较小,而后外侧PCD位置变异度较大;外踝骨折块前外侧面与后外侧面的夹角呈现递减趋势,近段夹角变异度较小,而远端较大;基于外踝三维CT重建数据,在计算机生物工程学软件辅助下,利用逆向设计构思能够快捷方便地设计出贴合性佳的外踝后外侧低切迹钢板,为骨折内固定物的设计提供有价值的参考。

关键词： 异位骨化   分子生物学机制   骨形态发生蛋白   转化生长因子β   Hedgehog   Wnt/β-catenin   Runt相关转录因子2   血管内皮生长因子   低氧诱导因子   成纤维细胞生长因子  

摘要： 背景:异位骨化是一个动态发展的过程,临床中不同亚型的异位骨化具有不同病因或诱导因素,但在异位骨化中后期进展阶段又表现出相似的病理过程,其中由于创伤等因素引起的获得性异位骨化具有较高的发病率。目的:对近年获得性异位骨化发生发展相关分子生物学机制研究进行综述。方法:以“分子生物学,异位骨化,机制”为检索词在中国知网、万方医学数据库进行检索,以“molecular biological,heterotopic ossification,mechanisms”为检索词分别在PubMed、Embase、Web of Science及Google Scholar数据库进行检索,检索时限为2016年1月至2022年8月,并根据获得文献进行补充检索,对所得文献进行筛选,最终纳入131篇文献进行综述分析。结果与结论:①获得性异位骨化的发生和发展是一个动态的过程,具有一定的隐匿性,因此该疾病的诊疗有一定的困难。②文章通过综述国内外相关文献,发现获得性异位骨化涉及骨形态发生蛋白、转化生长因子β、Hedgehog、Wnt及mTOR共5条主要信号通路,同时在局部微环境中涉及到Runx2、血管内皮生长因子、缺氧诱导因子、成纤维细胞生长因子及Sox9共5项核心枢纽因子,核心机制可能是不同信号通路之间的相互作用,影响机体成骨细胞前体细胞、成骨细胞微环境以及与此相关的细胞因子,进而影响机体骨代谢并导致获得性异位骨化的发生。③未来可以以异位骨化相关单细胞的成骨内稳态为研究方向,以成骨细胞前体细胞-成骨微环境-信号通路及细胞因子作为研究要素,探索各部分要素在不同时空条件下的特征,比较不同种类、不同个体细胞成骨内稳态异同,从整体视角观察异位骨化分子信号网络调控机制,有利于未来临床防治异位骨化新方法的探究。④以中医药及靶向治疗为代表的治疗方法是近年的研究热点,如何将中医药与体内成骨稳态联系,并与靶向治疗相结合,也是未来研究方向之一。⑤目前获得性异位骨化的研究仍多限于基础实验研究,临床防治方法仍存在疗效不确切及不良反应明显等缺陷,相关靶向防治药物临床应用安全性及有效性仍有待验证,如何以基础实验研究为基础,结合发生发展机制,为临床防治提供新方向将是未来研究的重点。

关键词： 血流感染   小鼠模型   铁死亡   转铁蛋白受体1   谷胱甘肽过氧化物酶4  

摘要： 背景:发现血流感染新的疾病诊断标志物、治疗疾病及减轻脏器损伤的分子靶点具有重要意义。铁死亡是新发现的一种细胞死亡形式,脓毒症动物模型中铁死亡的过度激活与炎症反应激活以及肝脏、心脏、肾脏等重要脏器的损伤有关,但铁死亡与血流感染的关系尚不十分清楚。目的:探讨铁死亡在不同细菌所致小鼠血流感染模型中的变化规律及生物学意义。方法:建立革兰阴性菌大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌及革兰阳性菌金黄色葡萄球菌、粪肠球菌血流感染的SPF级ICR雄性小鼠模型,每组各42只。建模后0.5,1,3,6,12,24,48 h时检测肝脏、心肌、肾脏中铁死亡标志基因转铁蛋白受体1、谷胱甘肽过氧化物酶4 mRNA表达水平。另选用18只SPF级ICR雄性小鼠,随机分为二甲基亚砜(DMSO)对照组、DMSO+肺炎克雷伯菌组、铁死亡抑制剂Ferrostatin-1+肺炎克雷伯菌组,每组6只;后两组采用尾静脉注射肺炎克雷伯菌悬液的方式建立肺炎克雷伯菌血流感染模型,分别在血流感染建模前1 h给予5 mg/kg的Ferrostatin-1及等剂量DMSO腹腔注射;建模后6 h小鼠检测血清中丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、血肌酐、血尿素氮、磷酸肌酸激酶同工酶、乳酸脱氢酶以及各组织中铁死亡标志基因的mRNA表达水平。结果与结论:①血流感染建模后,不同细菌血流感染小鼠肝脏、心肌、肾脏中转铁蛋白受体1 mRNA表达水平先升高后降低,谷胱甘肽过氧化物酶4 mRNA表达水平先降低后升高且均在建模后6 h达到峰值;②革兰阴性菌血流感染小鼠中转铁蛋白受体1和谷胱甘肽过氧化物酶4 mRNA表达的变化较革兰阳性菌血流感染小鼠更为显著,其中以肺炎克雷伯菌血流感染小鼠中转铁蛋白受体1和谷胱甘肽过氧化物酶4 mRNA表达的变化最显著;③肺炎克雷伯菌血流感染建模后6 h时,小鼠的丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、血肌酐、血尿素氮、磷酸肌酸激酶同工酶、乳酸脱氢酶水平均明显升高;④建模前给予铁死亡抑制剂Ferrostatin-1干预可显著降低丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、血肌酐、血尿素氮、磷酸肌酸激酶同工酶、乳酸脱氢酶表达水平;⑤以上结果提示不同细菌致血流感染小鼠中铁死亡明显激活且革兰阴性菌血流感染小鼠的铁死亡激活更为显著;抑制铁死亡可明显减轻肺炎克雷伯菌血流感染小鼠的肝脏、心肌、肾脏损伤。

关键词： 铁死亡   细胞焦亡   绝经后骨质疏松   生物信息学   生物标志物   免疫浸润  

摘要： 背景:铁死亡及细胞焦亡可能在绝经后骨质疏松症的发生发展过程中起到作用,可能存在诊断绝经后骨质疏松症的相关生物标志物。目的:利用生物信息学手段寻找绝经后骨质疏松症过程中铁死亡及细胞焦亡相关的关键基因,以进一步阐明其生物学机制。方法:使用美国国家基因表达综合数据库(GEO数据库)下载绝经后骨质疏松症的数据集GSE56815和GSE7429,对两数据集进行预处理,借助R软件limma包进行数据差异表达分析,通过DIVID、KOBAS数据库进行富集分析,借助STRING、Cytoscape绘制蛋白互作网络,通过CytoHubba选取Hub基因,通过铁死亡基因数据库及细胞焦亡数据库筛选关键基因。利用CIBERSORT包测定绝经后骨质疏松症样本的免疫浸润情况,进行关键基因与免疫细胞的相关性分析。结果与结论:①于实验样本中共计筛选出30个绝经后骨质疏松症的差异基因,其中9个基因表达上调,21个基因表达下调;②GO、KEGG通路富集显示差异主要集中在丝氨酸型内肽酶活性、先天免疫反应、特殊颗粒管腔、肾素分泌等;③PPI网络显示差异基因的相关性,CytoHubba选出Degree值前10的Hub基因;④Hub基因与FerrDb铁死亡数据库及细胞焦亡数据集取交集得到关键基因ELANE、LCN2;⑤受试者工作特征曲线及箱图表明,ELANE、LCN2在绝经后骨质疏松症血清样本中的表达较正常样本明显降低,具有良好的诊断价值;⑥免疫浸润分析显示,ELANE可能与记忆性静息CD4 T细胞、M0巨噬细胞、M2巨噬细胞有关,LCN2可能与M0巨噬细胞有关。

关键词： 生物制剂   类风湿性关节炎   依那西普   英夫利昔单抗   甲氨蝶呤片   托珠单抗   阿达木单抗   培塞利珠单抗   阿巴西普单抗   网状Meta分析  

摘要： 目的:临床中治疗类风湿性关节炎的生物制剂多种多样,其疗效及安全性差异尚不明确,文章旨在比较不同生物制剂治疗类风湿性关节炎的有效性及安全性的差异。方法:检索中国知网、维普、万方、中国生物医学文献系统数据库、PubMed、Cochrane图书馆、Web of Science和Embase数据库的文献,收集各数据库建库至2022-10-01符合要求的关于类风湿性关节炎生物制剂治疗的随机对照试验。运用EndNote软件筛选文献,RevMan 5.3软件对纳入的文献进行质量评价;采用Stata 14.2软件对ACR20(美国风湿学会20%缓解率)、ACR50(美国风湿学会50%缓解率)、ACR70(美国风湿学会70%缓解率)、红细胞沉降率及不良反应指标进行直接Meta分析及网状Meta分析。结果:共纳入符合要求的文献39篇,5篇低风险文献,4篇含高风险文献,剩余30篇含有风险未知偏倚,共13种治疗措施。网状Meta分析结果:①在ACR20方面,英夫利昔单抗联合甲氨蝶呤(OR=5.54,95%CI:1.33-23.01,P<0.05)、阿巴西普+甲氨蝶呤片(OR=3.21,95%CI:1.13-9.10,P<0.05)、托珠单抗(OR=2.95,95%CI:1.61-5.44,P<0.05)的治疗效果均优于甲氨蝶呤片,且排名靠前;ACR20概率排序结果为:英夫利昔单抗+甲氨蝶呤片>阿巴西普+甲氨蝶呤片>托珠单抗>培塞利珠单抗>依那西普+甲氨蝶呤片。②在ACR50方面,依那西普联合甲氨蝶呤片(OR=4.04,95%CI:2.13-7.66,P<0.05)、英夫利昔单抗联合甲氨蝶呤片(OR=4.79,95%CI:1.19-19.26,P<0.05)、托珠单抗联合甲氨蝶呤片(OR=3.54,95%CI:1.36-9.22,P<0.05)治疗效果优于甲氨蝶呤片,且排名靠前;ACR50概率排序结果为:依那西普+甲氨蝶呤片>英夫利昔单抗+甲氨蝶呤片>托珠单抗+甲氨蝶呤片>托珠单抗>培塞利珠单抗+甲氨蝶呤片。③在ACR70方面,英夫利昔单抗联合甲氨蝶呤片(OR=8.00,95%CI:2.31-27.69,P<0.05)、依那西普联合甲氨蝶呤片(OR=4.26,95%CI:2.51-7.21,P<0.05)、托珠单抗+甲氨蝶呤片(OR=3.51,95%CI:1.82-6.80,P<0.05)的治疗效果优于甲氨蝶呤片;ACR70概率排序结果为英夫利昔单抗+甲氨蝶呤片>依那西普+甲氨蝶呤片>托珠单抗+甲氨蝶呤片>培塞利珠单抗>阿达木单抗+甲氨蝶呤片。④在红细胞沉降率方面,依那西普联合甲氨蝶呤片(SMD=-9.23,95%CI:-16.55至-1.92,P<0.05)治疗效果优于依那西普及甲氨蝶呤片(SMD=14.59,95%CI:7.28-21.91,P<0.05)。红细胞沉降率概率排序结果为依那西普+甲氨蝶呤片>英夫利昔单抗+甲氨蝶呤片>依那西普>阿达木单抗+甲氨蝶呤片>甲氨蝶呤片。⑤在不良反应方面,安慰剂(OR=0.62,95%CI:0.39-0.99,P<0.05)优于英夫利昔单抗和培塞利珠单抗(OR=0.44,95%CI:0.25-0.78,P<0.05)。不良反应概率排序结果为安慰剂>英夫利昔单抗>依那西普+甲氨蝶呤片>培塞利珠单抗>依那西普。结论:基于39篇随机对照试验的文献证据表明,英夫利昔单抗联合甲氨蝶呤片(高级强推荐)在临床中可作为治疗类风湿性关节炎首选,有效性及安全性相对较好,依那西普联合甲氨蝶呤片(高级强推荐)可作为次选。

关键词： 有限元分析   腰椎   生物力学   发病机制   治疗   综述  

摘要： 背景:有限元分析是一种分析腰椎生物力学常用的数学模型法,通过将腰椎部位的肌肉、血管、神经等复杂的组织结构建立为有限元模型,并进行力学分析,从而明确腰椎疾患的发病机制及腰椎治疗手段的力学机制。目的:对有限元分析在腰椎发病机制与治疗方式中的应用进展进行综述,并提出一种新的有限元分析临床化的诊治流程,以期为后续研究提供参考,并促进有限元分析在临床诊治中普及。方法:以“finite element analysis,lumbar vertebra”为英文检索词检索PubMed数据库,以“有限元分析,腰椎”为中文检索词检索万方和中国知网数据库,最终纳入73篇文献进行综述。结果与结论:①普通患者的腰椎退变通常起始于纤维环后侧,而腰椎滑脱患者则因其力学机制的失常,退变起始于腰椎小关节;②恢复压缩椎体的椎体高度能够预防相邻节段发生退变,且有限元分析测量出的椎体压缩强度能够代替骨密度成为预测骨折风险的有效工具;③腰椎融合术中应选择高度适中的融合器并将其横向放置能够避免融合器下沉,融合术后相邻节段的椎间应变、环向应力和椎间压力升高可能是导致邻近节段退行性病变发生的机制;④有限元分析结果显示,椎间孔镜术前应规划截骨大小,避免过度破坏关节突,术中优先选择经由上关节突行椎间孔成形术;⑤经皮椎体后凸成形术中应选择双侧椎弓根注入骨水泥,使其分布于椎弓根两侧;骨水泥材料应选择更为先进的无铝玻璃聚链烯酸酯;⑥牵引治疗应根据患者自身情况设计个性化牵引角度、力度等,从而达到最佳疗效;⑦手法治疗能够使腰椎椎间盘突出部分与神经根产生相对位移,从而减轻压迫程度;⑧CT/MR-AI Plus FEA-AI Plus Surgical robots的诊治流程能够使治疗更加精细化。

关键词： 全踝关节置换   人工踝关节   衬垫   多孔结构   有限元分析  

摘要： 背景:假体松动和磨损是导致全踝关节置换失败的主要原因,其与骨-植入物界面的微运动、关节面的接触应力和关节运动密切相关。包括衬垫和胫/距柄假体在内的人工关节部件的设计构造是影响踝关节受力、运动、接触界面微运动的关键因素,开发新型衬垫对提高人工踝关节生存率具有重要意义。目的:构建全踝关节置换有限元模型用以检测多孔结构优化型衬垫的生物力学特性,分析多孔结构优化型衬垫在减少假体微动和改善关节面接触行为方面的作用。方法:以一名健康成年人右踝关节CT扫描数据和INBONEⅡ系统产品手册为基础,建立包括骨骼和人工关节系统的三维模型,在经过截骨和假体安装后获得全踝关节置换模型(模型A),再通过对原始衬垫进行多孔结构改造获得G50型、G60型、D50型、D60型4种新型衬垫,将不同衬垫替换原始衬垫以建立与之相对应的优化型全踝关节置换模型(模型B-E),在5个模型上施加步态载荷模拟步态工况。比较5种模型植入物-骨界面微动和关节面接触行为的差异。结果与结论:①在步态周期下4个优化型全踝关节置换模型的假体微动小于原始模型,与模型A相比,模型B-E假体微动数值上分别下降5.4%,10.1%,8.1%及20.9%,再者优化型模型在胫骨骨槽穹顶部的高微动区域较原始模型明显缩小;②4个优化型模型获得了更大的关节面接触面积,与模型A相比,模型B-E衬垫接触面积均值分别增加了11.8%,14.7%,8.1%及32.6%;③与接触面积增大的效果类似,相较于原始模型,优化型模型的关节面接触应力不同程度下降,其中模型E的数值下降最为显著(P<0.05),归功于构成D60型衬垫Diamond晶格良好的力学属性和较大的孔隙率;④结果表明全踝关节置换使用多孔结构改良衬垫可以提高衬垫的弹性,增加其吸收关节冲击力的能力,为降低植入物-骨界面微动和改善关节接触行为创造有利条件。