关节软骨的生物力学特性范文

导语：如何才能写好一篇关节软骨的生物力学特性，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】 跟骨; 有限元分析; 建模; 生物力学

跟骨是人体中最大的跗骨 ， 对行走及负重有重要的作用。跟骨形态复杂 ， 呈不规则长方体 ， 上面有三个关节面 ， 分别为跟距前、中、后关节 ， 跟骨后关节面最长 ，长轴呈凸弧形斜向前下方 ， 组成跟距关节的大部分。以后关节面为界分为三部分 ， 后关节面以前为前部 ， 以后为后部 ，前窄后宽。在负重情况下 ， 足的距骨、跟骨必须正确排列 ，有足够的力量和高度来承受负荷跟骨骨折是临床常见骨折。跟骨骨折由于本身复杂的解剖特点复杂，现有方法对跟骨尤其是跟距关节面的生物力学分析有一定的难度[1，2]。本研究旨在通过Mimics建立高度仿真的跟骨模型，并且导入ANSYS中进行静压力分析，对跟距关节面的应力分布做简要分析。并通过此方法的建立，为研究跟骨骨折的生物力学研究建立初步方法。

1 资料与方法

1.1 研究对象

被测试对象:健康男性 1 名，身高170cm，体重60kg ，年龄30 岁。采用襄樊市中心 医院西门子螺旋CT对其进行足部扫描。

1.2 方法

用Simens多排螺旋CT对受试者的足部进行扫描，受试者呈仰卧位，从胫骨中段至足底进行连续螺旋扫描，将影像输入到 Mimics 10 11 软件(Materialise公司，比利时) 。

CT断层扫描图片以dicm格式导出，以Mimics软件(比利时)导入，形成三维图像，并且通过对感兴趣的部位(本文为跟骨)单独形成三维图像，再导出为lis格式，并且做smooth和mesh处理。然后将此文件导入ANSYS10.0(美国)，并以此面模型建立体模型。在跟距关节面上根据解剖关系划出软骨关节面范围，设定跟骨的四面关键点为不可位移的关键点，再在软骨面上施加正常成人体重的1/2约343N，得出应力云图及各个方向的形变[3]。

2 结果

2.1 Mimics软件可以顺利的将整个足的CT断层扫描数据 转化为3D模型，然后选取研究感兴趣的部分如跟骨单独成像。比传统CT图像胜在更直观，并去除了解剖结构的限制，可以从任意角度观察跟临床感兴趣的部位(图1)。

2.2 将跟骨单独形成三维图像后再导出为lis格式，并且做smooth和mesh处理，然后将此文件导入ANSYS10.0可以建立能够进行有限元分析的网络模型(图2)。

2.3 设定跟骨的力学特性密度泊松值和杨氏模量。选定跟骨底部四个点为约束点，跟距关节面上根据解剖关系划出软骨关节面范围后施加343N静压力，时间为1s(图3)。

2.4 求解可以得出在压力作用下跟骨模型的应力云图和各向形变。

根据设定条件， ANSYS提示跟骨之跟距关节面受压力后 跟骨内部的应力变化， 关节面部分为桔黄色代表应力较大，其中中中央部分为红色代表应力最大为7.17M Pa， 跟骨体部为绿色代表较大代表应力较小(图4)。

形变分析图示在跟距关节中央为红色提示形变最大为0.342mm，向外周延伸形变逐渐减小。这与临床跟骨骨折的常见表现类似。当应力超过跟骨本身的材料屈服标准时，跟骨就会发生不可逆的形变也就是骨折(图5)。

转贴于 　　3 结论

① Mimics可以方便的个体化建立准确有效的跟骨模型

② ANSYS可以在方便快捷准确的分析跟骨跟距关节的的各种力学特性，比如静力分析。比较复杂的比如接触分析，在建立肌腱软骨的正常模型的基础还可以进行运动分析。

③ 静力分析表明跟距关节在正常静压力下，跟距关节的压力峰值集中在跟距关节中心，形变也与压力相应分布在附近。这和临床实践所见是相符合的。

4 讨论

有限元分析软件已经由过去对生物体材料几何结构的简单模拟和近似计算，发展到能对人体各组成部分复杂的非均质性结构进行真实模拟和精密分析，成为现代人体生物力学研究的一种重要工具，尤其是应用在口腔颌面外科和骨科方面。有限元分析的基础是模型的建立和网格的划分。过去缺乏建模工具，往往采取直接更具结构的几何外形建立节点和单元而得到有限元，模型，一般只适合简单的结构系统，无法完全反映正确的人体骨性结构。应用CT或MRI的计算机三维影像重建虽然可以直观地反映人体结构，为临床提供部分诊断信息，但无法以此直接进行生物力学分析。MIMICS是一套高度整合而且易用的3D图像生成及编辑处理软件，它能输入各种扫描的数据(CT、MRI)，建立3D模型进行编辑，然后输出通用的CAD(计算机辅助设计)、FEA(有限元分析)，RP(快速成型)格式，可以在PC机上进行大规模数据的转换处理。本研究主要使用的是MIMICS FEA模块，MIMICS FEA模块可以将扫描输入的数据进行快速处理，输出相应的文件格式，用于FEA(有限元分析)及CFD(计算机模拟流体动力学)，用户可用扫描数据建立3D模型，然后对表面进行网格划分以应用在FEA分析中。FEA模块中的网格重新划分功能对FEA的输入数据进行最大限度的优化，基于扫描数据的亨氏单位，可以对体网格进行材质分配[4，5]。本研究成功地建立了以正常人体跟骨螺旋 CT扫描影像为几何依据的有限元模型。以往建立的医学有限元模型由于软件功能单一、 网格划分算法少、 人体组织结构形状不规则等原因，需要进行适当的简化和假设，在精度方面有一定的缺陷，而且模型创建过程环节多、 成本高、 周期长，进一步限制了其应用。此方法具有便捷、 高效、 准确、高度自动化的优势。通过初步建立的跟骨模型，分析了简单的静力分析，得出的结论和临床实践相符，证明Mimics和ANSYS结合是骨科生物力学分析的有利工具。另外，如建立肌腱软骨的正常模型，就可以方便的在ANSYS中实现对跟距关节面的动态分析，还可以利用Mimics中的CAD模块插入内固定物，实现内固定物对骨折的固定效果的力学分析，具有广泛的用途。

参考文献

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篇2

【摘要】 [目的]研究Ⅱ型胶原海绵的材料特性与其在修复软骨缺损中的作用。[方法]对比Ⅱ型胶原海绵与Ⅱ型胶原膜的力学、孔径方面等材料特性的差异，并建立兔膝关节软骨缺损模型，A组接受Ⅱ型胶原海绵移植，B组接受Ⅱ型胶原膜移植，而C组为空白对照组，术后不予治疗，分别于2、6和12周取材，通过组织学染色观察软骨缺损处修复的效果。[结果]Ⅱ型胶原海绵与Ⅱ型胶原膜在材料特性上有显著差异，胶原自发荧光分层扫描通过图像分析得出A组平均孔径为(93.26±38.41) μm，弹性模量(0.098±0.0 017) MP/m2，均较B组更为理想。组织学显示A组6周时生成大量新生软骨，12周时新生软骨形态与成熟度已经接近正常，较B、C两组更为优越。[结论]Ⅱ型胶原海绵有理想的孔径和合理的生物力学结构性质，有利于软骨缺损的修复，是一种具有良好材料特性的组织工程基质。

【关键词】 组织工程; Ⅱ型胶原; 生物力学; 孔径; 软骨缺损

Abstract: [Objective]To study the material characteristics of collagen typeⅡ and its efficacy in repairing cartilage defect. [Methods]Differences in material characteristics such as mechanism，pore-diameter between the two kinds of materials were compared.The cartilage defect model of rabbit knee joint were constructed.In group A，cartilage defects was repaired by spongy-collagen type Ⅱ.In group B，by membrane-collagen type Ⅱ while group C received no treatment.In 2，6，12 weeks postoperatively，the specimens were sacrificed and repair effects were observed with histological staining method.[Results]Significant differences had been found between the two kinds of material. In group A ，the mean diameter was (93.26±38.41)μm and the mean modulus of elasticity was(0.098±0.0017) MP/m2，which were better than those in group B. In group A，6 weeks postoperatively， a great deal of neogenetic cartilage was observed and in 12 weeks postoperatively， the shape and maturity of neogenetic cartilage were observed close to normal level in group A， which had advantages over those in group B、C.[Conclusion]Spongy-collegan type Ⅱ has fairly rational biomechanics performances and proved to have significant efficacy in cartilage defect. To conclude ，it is a kind of tissue-engineering matrix with good material characteristics.

Key words：tissue-engineering; collagen type Ⅱ; biomechanics; pore diameter; cartilage defect

近年来，大量的文献[1、2]资料显示，胶原产品越来越广泛地被应用于组织工程与相关临床研究。而材料成型工艺、材料特性对修复软骨疗效有着显著影响[3～6]，因此，本文以改进方法提取纯化Ⅱ型胶原，并且以两种不同的成型方法分别制成Ⅱ型胶原膜与Ⅱ型胶原海绵，通过比较力学性能、孔径大小，结合动物实验病理分析结果，探讨两种Ⅱ型胶原制品在材料特性与修复兔膝关节软骨缺损方面的优劣。

1 主要仪器与试剂

盐酸胍、胃蛋白酶、苏木素、伊红-Y、Safranin’O、Fast Green等均购自Sigma公司;激光共聚焦显微镜(LSM 510 META)、荧光显微镜(Zeiss Asiovert 200M)、显微图像分析系统(Axio Vision Rel. 4.5 Software)均购自ZEISS公司;拉力测试机(H25K-S)(拉力测试机自带软件QMAT Professional material testing software)均购自Tinus Olsen公司。

2 实验方法

2.1 Ⅱ型胶原的制备 从新鲜屠宰的猪关节中切取透明软骨，脱脂、捣碎、制匀浆，然后分别用4 M 的盐酸胍去除蛋白多糖、再用胃蛋白酶酶解，氯化钠盐析后用醋酸溶解，调至中性，冷冻干燥。

2.2 Ⅱ型胶原材料的成型方法

2.2.1 以上经过分离提纯的Ⅱ型胶原溶液调节好pH值后，过滤除菌，倒入模具，使用冷冻干燥机把经过提纯后的Ⅱ型胶原冻干成海绵状，制成Ⅱ型胶原海绵，Co60放射线消毒后备用。

2.2.2 以上经过分离提纯的Ⅱ型胶原溶液调节好pH值后，过滤除菌，倒入模具自然风干，制成Ⅱ型胶原膜，Co60放射线消毒后备用。

2.3 两种材料孔径的测试

以激光共聚焦显微镜对Ⅱ型胶原基质海绵与Ⅱ型胶原生物膜分别进行胶原自发荧光分层扫描，激发波长为488 nm，发射波长为520 nm，以自发荧光信号强度为限，Ⅱ型胶原基质海绵扫描厚度为136.64 μm，Ⅱ型胶原-透明质酸复合膜扫描厚度为212.43 μm;使用CLSM图像分析系统进行操作和分析，并对两种材料的孔径进行测量。然后以SPSS 13.0软件包对数据结果进行Independent-Samples T Test统计分析。

2.4 两种材料力学特性比较

以拉力测试机分别对Ⅱ型胶原基质海绵与Ⅱ型胶原生物膜以100 mm/min的速度进行单轴拉伸力学测试，材料断裂时终止力学测试，使用拉力测试机自带软件测定这两种材料的极限抗张强度、最大应变、拉伸率、最大负荷、弹性模量等指标;并分别绘制这些材料的负荷-拉伸曲线和应力-应变曲线，分析材料的力学性能。最后以SPSS 13.0软件包对数据结果进行Independent-Samples T Test统计分析。

2.5 动物实验

2.5.1 动物实验分组将27只新西兰成年纯种雄兔随机分为3组：A组Ⅱ型胶原海绵组，B组Ⅱ型胶原生物膜组，C组空白对照组，每组9只。术后分别于2、6和12周，3个时间点取材。每组每个时间点处死3只动物做病理分析。

2.5.2 动物实验方法

手术兔用6 g/L 的戊巴比妥钠2.6 mg/kg 经耳缘静脉麻醉后，无菌操作下行膝关节内侧长约4 cm的纵切口，依次切开皮肤，筋膜，关节囊，到达关节腔，将髌骨导向外侧脱位，暴露出股骨滑车部。在股骨内髁滑车面用电动钻，先用直径2 mm的钻头初步定位，钻出小凹陷，然后换5 mm钻头在此基础上钻出直径5 mm、深3 mm 的全层关节软骨缺损区，软骨下骨板被完全破坏，用生理盐水冲洗清除组织碎屑和血块后暴露缺损。分别使用两种材料填充缺损，然后两组皆以生理盐水冲洗后，以将髌骨复位，分层缝合膝关节囊、组织和皮肤。术后不固定膝关节，使用青霉素5万IU/kg预防感染。分笼饲养，在笼内自由活动。

2.6 病理分析方法

2.6.1 HE染色 按照常规HE染色方法

2.6.2 Safranin’O-Fast Green染色方法

二甲苯，梯度酒精脱蜡至水，0.1%Fast Green染2 min，1%乙酸分色10秒，然后0.1%Safranin’O染6min，蒸馏水洗，梯度酒精脱水、二甲苯透明和中性树胶封固。

2.6.3 Safranin ’O面积测定方法

使用ZEISS，Axio Vision 4.5显微图像分析系统，将显微镜下拍摄的染色的图像导入软件，然后在软件中选择测量工具，将染色的红色和粉红色部分用软件勾画出来测量这个区域的面积，将一张图片中的所有区域的面积相加求得总面积(图1)。以SPSS 13.0软件包对数据结果进行Independent-Samples T Test统计分析。

图1用计算机软件勾划新生软骨区域，然后统计面积

3 结果

3.1 两种材料孔径与力学性能分析结果比较(表1)

以SPSS软件将表1中四项数据均进行独立样本t-test数据分析，得出P

3.2 病理分析

3.2.1 HE染色观察(图2)

术后2周：空白组缺损内有大量肉芽组织填充，间质内大量新生毛细血管及炎症细胞浸润;Ⅱ型胶原膜组缺损区存在大量填充材料，损伤界面有大量肉芽组织形成及炎细胞浸润;Ⅱ型胶原海绵缺损区已由大片新生骨组织和类软骨组织填平，表层可见较完整的软骨层，软骨及软骨下骨之间分界清楚，有明显的潮线形成;缺损区下骨髓腔内仍有大量未降解的材料，并有纤维母细胞、骨细胞及类软骨细胞向材料中长入。术后6周：Ⅱ型胶原海绵组缺损内填充物大部被吸收，大量新生软骨生成，表面仍有毛糙，可见明显潮线，而Ⅱ型胶原膜组缺损内填充物仍较多未被吸收降解，软骨生成少，未见明显潮线形成;空白对照组缺损表面有孤立、不延续新生软骨区域形成。术后12周：Ⅱ型胶原膜组缺损区填充物大部被吸收，新生软骨量较前多，有潮线形成但仍呈断续不延续状，而Ⅱ型胶原海绵组软骨表面平滑，潮线完整，空白对照组新生软骨较前为多，部分融合，但是潮线仍不完整。

3.2.1.1 H.E Wakitani评分[19](表2)

3.3.2 Safranin’O-Fast Green染色(图3)

术后2周，3个组别均以绿染组织为主，Ⅱ型胶原膜组缺损边缘有少量红染的类软骨组织从残端处长入;Ⅱ型胶原海绵组表层可见粉红色的类软骨组织覆盖于移植材料之上。术后6周，3个组别的软骨细胞增生较先前较活跃，Ⅱ型胶原膜组的新生软骨相对较少。Ⅱ型胶原海绵组缺损区表层新生软骨组织完整，但基质染色较浅，与正常红染的组织比较仍然有较大差别。在空白对照组，新生软骨面积介于上述两组之间。术后12周，3个组的新生软骨组织相似，缺损区边缘新生软骨组织与周围正常软骨组织融合生长，基质的染色、细胞形态及排列与周围正常组织差异不大。

表2 H.EWakitani评分(n±s-)术后2周(n=9)术后6周(n=9)术后12周(n=9)空白对照组10.33±0.587.67±0.586.33±0.58Ⅱ型胶原膜组11.67±0.589.00±1.006.67±0.58Ⅱ型胶原海绵7.67±0.586.33±0.586.00±1.00P值00.0130.579F值37.339.60.6 图2术后2～6周组织学切片图(HE×50) 图2a空白对照组 图2bⅡ型胶原海绵组术后2周 图2cⅡ型胶原膜组术后2周

图2d空白对照组术后2周 图2eⅡ型胶原海绵组术后6周，箭头所示为新生软骨 图2fⅡ型胶原膜组术后6周 图3术后2～6周组织学切片图(Safranin O×50)，对照图1样本相同区域的特殊染色，其中软骨细胞及软骨基质染成红色，其余组织为绿色 图3a空白对照组术后2周 图3bⅡ型胶原海绵组术后2周 图3cⅡ型胶原膜组术后2周 图3d空白对照组术后6周 图3eⅡ型胶原海绵组术后6周，箭头所示为新生软骨 图3fⅡ型胶原膜组术后6周，箭头所示为新生软骨组织爬行至缺损区3.3.2.1 Safranin’O-Fast Green染色软骨面积计算与均数直条图(见表3)

以SPSS 13.0软件包对3个组2周、6周Safranin O面积作one–way ANOVA Bonferrnoni检验。结果2周各组面积F=54.36，P=0，有显著统计学差异，6周各组间F=7.85，P=0.021，有显著统计学差异。

4 讨论

Ⅱ型胶原作为人类软骨组织中的主要成分，有良好的生物相容性、生物力学特性，在众多胶原材料中，促进软骨修复的效能最好。但由于Ⅱ型胶原提取、纯化工艺较为复杂[10]，以往类似研究多采用Ⅰ型胶原作为基质材料。所以改进方法提取、纯化的Ⅱ型胶原有良好的组织、细胞相容性，而且较国外主流同类产品有更高的纯度[8～10]。D. Green等[11] 研究表明软骨组织工程支架材料的孔径在90～120 μm范围内的时候，最适合于诱导软骨生长。在本研究中，我们以激光共聚焦显微镜配合专用软件测得，Ⅱ型胶原海绵组平均孔径为(93.26±38.41) μm，Ⅱ型胶原膜组为(204.64±83.75) μm，无疑前者的平均孔径远较后者更加接近于最适于软骨生长的孔径。从两种材料的拉力测试效果来看，Ⅱ型胶原海绵的极限扩张强度低于Ⅱ型胶原膜，但是在其最大应变、极限拉伸度方面高于Ⅱ型胶原膜，而弹性模量更是远小于后者，说明Ⅱ型胶原海绵的可塑性比Ⅱ型胶原膜强。在动物实验过程中，作者体会到，Ⅱ型胶原海绵容易塑形，易于固定在软骨下钻孔后的缺损中。而Ⅱ型胶原膜则容易折断、碎裂，易于在孔道里脱出。因此，Ⅱ型胶原海绵较Ⅱ型胶原膜具有更理想的力学特性。

表3 Safranin’O-Fast Green染色软骨面积计算统计表(n±s-)2周(μm2)6周(μm2)空白对照组257 649.0±40 092.6400 003.0±93 498.6Ⅱ型胶原膜组125 586.3±125 586.3219 754.3±40 747.7Ⅱ型胶原海绵369 225.7±19 048.5370 641±96 274.5P值00.021F值54.367.85

关于骨关节损伤修复的组织工程基质的降解性能的测定，目前主要采用3种方法：体外测定、皮下种植、关节内种植。体外测定的降解过程并不能真实反映材料在体内的降解速率[20];而体内种植同样无法模拟关节腔的生理学、力学内环境;而关节内种植，直接将支架材料置于关节受区，避免了前两种方法的缺点，受到越来越广泛的采用[21]。本研究从HE染色结果可观察到：术后2周，接受两种不同材料种植的软骨缺损处均有大量未被吸收降解的材料。术后6周，Ⅱ型胶原膜组缺损处骨髓腔内有大量填充材料仍然未能降解，呈致密状，未见纤维母细胞等间质细胞长入材料空隙处;而Ⅱ型胶原海绵组缺损处骨髓腔内填充材料大部分被吸收，在残留的少部分未降解的Ⅱ型胶原材料中，发现有大量纤维母细胞长入材料中(图1e)。病理结果客观反映了一个过程：Ⅱ型胶原海绵能在修复初期起到一个提供表面新生软骨爬行、以及使骨髓间充质细胞沿孔隙长入的支架作用，幷在新生软骨及软骨下骨塑形的阶段，大部分被降解吸收;相对比下，Ⅱ型胶原膜则过于致密，不利于新生组织爬行及细胞长入，而且降解太慢，阻碍了新生组织的生长、爬行替代作用。

止血、限制炎症的功能一直被普遍认为是生物材料的一种重要的特性[12～14]。软骨修复过程中，如出血量过多，则加剧炎症反应。而积血凝块将机化而成大量的纤维组织，一定程度上阻碍了软骨细胞的爬行生长。杨、武等[15、16]在动物实验研究中发现，Ⅱ型胶原海绵有良好的止血与限制炎症的作用。胶原海绵一旦与出血创面接触，其接触面迅速形成凝胶而粘附在出血创面上，外面则形成连续的压迫干层，建立一种理想的止血状态与结构。另外，形成的持续时间较长的稳定凝胶，可保证新生创面组织顺利地长入，从而达到创面修复的目的。而本次动物实验过程中，充分体会到：胶原海绵有良好的吸液、填塞作用，而胶原膜的坚硬易碎的质地，无法有效止血，因此，Ⅱ型胶原海绵组手术出血量远较Ⅱ型胶原膜组与空白组为少。

HE染色作为常规病理观察方法适合于观察组织的形态结构，与周围组织的序列关系。作者以细胞形态、基质染色、表面规则性及软骨厚度四方面的为评价标准，观察3个组的HE染色切片。2、6周3个组的Wakitani评分之间均有显著统计学差异，而到12周则无显著统计学差异(表2)。Safranin’O染色可以明确显示蛋白多糖中的糖氨多糖(GAG)的含量[17]，而糖氨多糖的含量则与类软骨细胞的活性密切相关。Safranin’O染色结果显示，2周软骨面积上Ⅱ型胶原海绵明显优于Ⅱ型胶原膜与空白组，而到6～12周，差距同样有缩小趋势(表3)，但在软骨成熟度上前者仍较后者有明显优势。而崔玉明等[18]在使用胶原海绵结合rhBMP-2对兔股骨髁面软骨缺损进行修复过程中发现在2、12及24周各时点，HE染色评分上实验组均较空白对照组有显著统计学差异，与我们观点相近。

本次实验通过比较生物力学、材料孔径、病理分析结果，说明Ⅱ型胶原海绵较Ⅱ型胶原膜有更加合理的生物学结构性质，更加有利于修复软骨缺损，是一种具有良好材料特性的生物工程基质。

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篇3

关键词：脊柱压力；坐姿；生物力学

在日常生活中，人们每天都要坐着，尤其是许多长期伏案工作的人员，如教师、白领、司机等许多长期处于静坐的人群而随着年龄的增长，容易产生各类腰椎疾病，（如腰肌劳损、骨质增生等）此类疾病的产生，对神经系统的伤害和刺激尤为敏感，而且对其他肢体部分的功能有着严重的障碍，从而对患者的日常生活工作，学习带来了诸多的不变。

1.脊柱的解剖学结构和功能概述

1.1脊柱的解剖学结构

脊柱是由24块椎骨、一块骶骨和一块尾骨构成，脊柱又分为颈椎、胸椎、腰椎。是人体的中轴，各个椎体之间由椎间盘相互连接，椎间盘中有髓核，髓核是一团亲水的胶状物。青年人的髓核内具有丰富的亲水性粘多糖[1]。髓核位于椎间盘的中央，内部胶状物由外部坚强组织即纤维环所包围，纤维环由纤维软骨组织构成。纤维软骨内粗大的胶原纤维环保证了纤维环承受屈曲和扭转时高负荷量。椎间盘成分类似于关节软骨，即坚韧又有弹性，在接受到压力刺激是会被压缩，除去压力后又会复原，所以椎间盘又会对外界对脊柱产生的压力起到一个缓冲和减震的效果。

1.2脊柱的功能概述

脊柱的功能单位又叫运动节段，是指两个相邻近的椎骨及其期间的软组织共分为前部和后部.。节段前部包括两个上下两层的椎体、椎间盘和前纵韧带。椎体主要承担来自躯干，上部的压力负荷，这种压力负荷从上到下逐渐增大，因此腰椎椎体比胸椎和颈椎的椎体都要宽而厚。这些较大的结构保证了腰椎能承受较大负荷。

椎间盘能承担和传递负荷，同时可以限制腰部过度运动，因此具有重要的机械和功能作用，椎间盘内部有髓核，其是一团胶状物，脊柱受力，髓核具有流体静力学的特点，是压力均匀分布在椎间盘，因此椎间盘作为一富水的组织，在整个运动节段中像一个垫子一样垫在椎体间，起到储存和传递负荷的作用。

运动节段的后部分配着脊柱的运动，由相应平面的椎弓、关节突构成的椎间关节、横突、棘突和各种韧带组成。脊柱各个平面可能存在的运功取决于椎间关节面在横断面和额状面的朝向，椎间盘的朝向变化在整个脊柱均存在。

2.不同坐姿下腰椎的受力分析

腰椎的负荷主要来自体重、肌肉收缩力、韧带产生的预应力和来自体外的负荷，而身体的不同坐姿可影响腰椎的负荷。在椎间盘内测量的体内研究发现，在不同坐姿情况下，腰椎的受力大小是不相同的，根据有关的压力测定结果值可知[2]。

2.1人体在放松坐位时，没有靠背的情况下，人体腰椎受到的压力是人体放松站立所受压力的92%。

2.2人体在绷直背部坐位时，人体腰椎所受到的压力是人体放松站立所受压力的110%。

2.3人体在极度屈曲的坐位情况下，人体腰椎所受到的压力是人体放松站立所受压力的166%。

2.4人体在有靠背的坐位时，人体腰椎所受到的压力是人体放松站立所受压力的54%，根据研究表明[3]靠背的不同角度，有无支撑物都对腰椎的受力有关：

（1）靠背呈90度角，椎间盘内压力最大，（2）同样的角度下增加支撑物，椎间盘内压力降低；（3）靠背向后倾斜呈110度角，但无支撑物条件下，椎间盘内压进一步减小（4）靠背向后倾斜呈110度角，增加支撑物可使椎间盘内压进一步减少；（5）将支撑物移向胸椎，使身体上部向前屈曲，腰椎向后凸出，椎间盘内压增加[4][5]。

3.小结

通过研究发现，不同坐姿对人体脊柱压力不同，对于那些长期处于静坐状态的工作者而言，保持正确的坐姿对于减少椎间盘压力，预防腰肌劳损、椎间盘功能退化及椎间盘突出等症状具有一定积极意义。综合上述文献可知，坐姿状态下工作时，应采取有110度后仰靠背的座椅，从而可以减小体重对脊柱的压力。同时我加强体育锻炼，尤其是腰背部肌肉力量锻炼，增加肌肉功能，对于调整人体脊柱压力负荷具有重要意义。（作者单位：南昌航空大学体育学院）

基金项目：南昌航空大学第九届三小项目。

参考文献

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[3] Andersson，G.B.J Ortengren，R.，Nachemson，A.，et，al. lumbar disc pressure and myoelectric back muscle activity during sitting .1974，6，104.

篇4

摘 要 目的：回顾性分析儿童管状骨骨骺骨折的发生机制、特点和分型，提高诊断率，指导临床治疗，避免畸形。方法：收集自2008年以来接诊的120例儿童闭合性损伤致骨骺骨折患儿，用S-H分型方法分型和归类。结果：Ⅰ型为10%，Ⅱ型为48%，Ⅲ型为6%，Ⅳ型为30%，Ⅴ型为1%。误诊8例（6%）。结论：管状骨骨骺骨折为儿童外伤所特有的损伤，发生率高，若诊治不当，易导致患儿畸形及生长障碍，尤其是严重的关节功能障碍。

关键词 管状骨 骨骺 骨折 X线 误诊

doi:10.3969/j.issn.1007-614x.2011.02.127

管状骨骨骺骨折，尤其关节附近的骨骺骨折为儿童所特有，与儿童骨骺骺软骨的生物力学特性有关。

资料与方法

一般材料：本组患儿年龄为2～16岁，平均9岁。伤后感疼痛、肿胀、肢体畸形、关节功能活动受限就诊。

设备及方法：MIS直接数字系统，立位或卧位投照。200MA；50～55KV；40～80毫秒；投照距离110cm；肩、肘、腕、膝、踝正侧位投照；手、足正斜位投照。必要时摄双侧对比或应力位平片。

结 果

本组患儿全部为闭合性损伤，多见不同程度骨骺损伤。其中，发生于肱骨上端9例，肱骨下端32例，桡骨下端60例，股骨下端1例，胫骨上端1例，胫腓骨下端15例，手指2例。依据S-H分型：Ⅰ型10例（8%），以肱骨远端、桡骨远端多见，可见骨骺分离、移位、部分见成角；Ⅱ型88例（73%），可发生于任何管状骨端骨骺，可见骨骺分离、移位、成角，多伴有长骨干骺端三角形折骨片；Ⅲ型3例，约2.5%，多可见部分骨骺分离、移位；Ⅳ型36例（30%），可见干骺端及骨骺折骨片部分可有明显分离移位；Ⅴ型1例。误、漏诊8例。

讨 论

骨骺骨折是指骨骺愈合前因外伤所致的骨折。任何直接或间接的暴力和疲劳性损伤，均可导致骨折的发生。约占儿童骨折的6%～30%。上肢多于下肢，远端多于近端。好发部位：桡骨远端、指骨、胫骨远端、趾骨、肱骨远端、尺骨远端、桡骨近端、肱骨近端、跖骨、胫骨远端。以肘、腕关节最多见。在发育过程中，骺生长板既承受压应力、张应力，也承受一定的剪应力和扭曲应力。其承受力的限度取决于该组织吸收能量的能力、弹性模量、疲劳强度、结构密度等【sup】［1］【/sup】。骨骺骨折的发生与儿童骨骺骺软骨的生物力学特点有关。骨骺由生长带、软骨成熟带和软骨变异带构成。生长带具有一定的弹性，因压应力的作用而发生压缩性骨折较少见；软骨变异带、成熟带的肥大细胞胶原纤维数量少，胶原排列不规则，未形成规范的骨哈弗系统，结构上软弱，强度仅及附近关节韧带和关节囊的20%～50%，抗剪应力、张应力能力差【sup】［2］【/sup】。作用于关节部位的暴力在不足以造成肌腱韧带断裂前，已超过骺生长板的抗折强度而易发生骨折。

对于影响到骨骺、干骺端或所有这些结构具有定位价值并普遍适用的分型标准是S-H分型。Ⅰ型为骨骺与干骺端完全分离，整个骺板的所有层都断裂，约占儿童骨折的5%，主要由剪力和拉力造成，＜6岁的外伤患儿多见，如无明显位移或成角，极易漏诊；Ⅱ型为部分骺板断裂，干骺端的主要部分与骺板分离，最常见，常因剪力或拉力造成，预后较好；Ⅲ型为骨折延伸到干骺端，并波及关节面，可以部分与干骺端分离。常见分离的骨骺明显的移位现象，常由剪力造成；Ⅳ型为骨折线穿过干骺端，骺板和骨骺的骨折多数也穿过关节软骨；Ⅴ型为骺板的压缩性损伤，一般不伴骨损伤，最初多无异常表现，常误诊或漏诊，如不能及时诊断，常造成生长障碍或成角畸形。1981年Ogden将软骨膜创伤伴生长板栓系（周边桥）、骺（软骨或骨软骨骨折、）、干骺端骨折、骨膜撕脱性损伤等骺及周围组织的损伤（Ⅵ-Ⅸ）作S-H分型的补充。

误诊原因分析：儿童管状骨端的骨折，应考虑骨骺损伤的可能。X线检查是首选的检查方法。绝大多数可依据骨骺移位（伴或不伴干骺端碎骨片）、骺板增宽及临时钙化带模糊或消失等表现确定，尤其对Ⅱ型及Ⅳ型骨骺骨折，可为临床治疗、预后判断提供客观的影像学诊断依据。骺软骨在X线投照中不显影，无移位和（或）2次骨化中心未骨化前的骨骺骨折不能显示，极易漏诊。本组误诊或漏诊的8例均无明显错位、成角或重叠畸形，伤后1～2周复查有骨膜修复才得以诊断。

对策：诊断骨骺骨折时应对骨骺发育的时间早晚及顺序有充分的认识和了解，对于区分骨块影是骺或碎骨片尤其重要。还应仔细观察骨化中心与干骺端的对位关系以及与关节上下相应的对位关系。如发生于肱骨下端者应注意肱骨干骺端与骨骺的成角改变；桡骨下端骨折应注意掌倾角的变化。注意区分是发生于关节囊内还是发生于关节囊外的骨折。对患侧有明确外伤史局部骨质扭曲和（或）软组织明显肿胀的外伤部位，并伴有严重功能障碍，应想到骨骺骨折发生的的可能；平片上又没有明显的骨折证据时，加摄健侧以作对比，必要时可让患者负重约1～2kg沙袋于应力位投照，仔细观察骨骺与干骺端的对位情况，以增加检出率。一些间接征象如脂肪线的模糊与移位、骨膜与股内膜反应、关节积液、关节囊内脂-血界面、双皮质线、干骺角不规则等征象，可作骨骺骨折诊断的重要线索【sup】［3］【/sup】。

随着DR与CR的广泛应用，利用有效的灰度调节，部分无明显移位的骨骺骨折的诊断成为可能。

参考文献

1 屈辉.儿童骺软骨骨折的影像学诊断.中华医学影像网,2007,12,30.

2 荣国威,王成武.《骨折》.北京:人民卫生出版社,1268.

篇5

组织工程是应用工程科学和生命科学的原理，开发用于恢复、维持及提高受损伤组织和器官功能的生物学替代物的科学。作为新兴的多学科、多领域的交叉学科，它所研制的再生组织和器官，是对外科传统模式的一次挑战。它的诞生与发展推动了医学科学的发展，也为人类再造各种人体组织和器官、解决棘手的器官移植供体短缺问题带来了希望[1]。在动物实验的基础上，不少组织工程的研究成果已开始在临床上应用，治疗各种组织器官缺损的修复，而且应用越来越广泛。随着研究的不断深入，组织工程产物已在骨科临床收到较好的效果。

1 软骨组织工程

软骨损伤后的自我修复相当困难，目前医学界尚未能找到一种理想的治疗方法，是组织工程的发展使人们看到了完美修复关节软骨损伤的希望。关节软骨组织工程通过生物学和工程学的原理和方法构建具有生物活性的软骨组织，用以修复、改善关节软骨缺损，加快关节功能的恢复。通过体外获取并大量增殖软骨种子细胞，种植至来源广泛、可大量生产并可塑形的生物材料上，在体外构建成为软骨细胞和三维支架复合物，进而植入体内修复各种关节软骨缺损。生物材料的来源和其适宜软骨细胞生长的结构，软骨种子细胞来源和加快其增殖等问题便成为关节软骨组织工程研究中有待解决的两大关键问题。通过宿主或供体调控免疫反应，可使同种异体细胞成为人们的另一种选择[2]。近年来，组织工程的研究为软骨缺损的修复提供了新的方向。

目前用于软骨修复的组织工程技术有四种，软骨细胞植入或与生物相容性材料复合植入;具有软骨细胞分化潜能的细胞群(如骨髓基质干细胞)的植入，骨膜、软骨膜移植;生物相容性材料单独植入或与生长因子复合植入;经基因修复可表达促修复因子的细胞的植入。关节软骨的成功修复需要的必要条件是具有一定数量的可以满足软骨修复的细胞群;软骨缺损内需充填支架材料，使软骨缺损得以有组织地修复;需要合适的内固定方法，既能抗关节活动而不松脱，又不干扰修复过程。

软骨作为第一种获得成功的组织工程化组织，也是当前组织工程研究的热点。采用自体移植，同种异体移植或异种移植以及人工修复体的方法已使软骨组织缺损的治疗得到很大的改善但是还存在许多问题亟待解决[3]，其中优化种子细胞源是应用这一技术的前提和关键。

2 骨组织工程

骨缺损是骨科的常见病，是致伤残的重要因素。骨缺损多采用骨移植的方法治疗，以自体骨移植较好，异体或异种骨移植存在免疫排斥及医源性感染等问题。近年来，随着细胞生物学、分子生物学以及生物材料科学的发展，骨组织工程作为一门新兴的交叉学科在其研究和应用方面取得了长足进步，为骨缺损修复带来美好的前景。自从成骨细胞体外分离培养成功，已经有大量的人工骨的研究问世。骨组织工程发展迅速，通过用骨组织工程的原则和方法得到的骨组织，不仅可以解决脊柱融合问题，对骨缺损、难愈合的骨折、骨质疏松等的治疗都有临床应用价值。

骨组织工程常用的方法是将诱导成骨因子与支架材料在体外复合后植入体内，通过诱导成骨因子发挥诱导作用，增加成骨细胞的数量，促进新骨形成，也可体外培养扩增的成骨系细胞，在体外种植于适宜的支架载体后再植入人体内骨缺损的部位。骨组织工程学的种子细胞主要是采用骨膜的成骨细胞和骨髓基质干细胞。取材于骨膜的成骨细胞原代细胞数目多，细胞易定向分化，成骨能力强，植入体内能较快地形成新骨，是骨组织工程研究的常用的种子细胞之一[4]。

生物活性陶瓷是目前广泛应用的骨替代材料之一。这些材料有良好的生物相容性，耐磨，弹性模量接近骨骼，可制成多孔结构。通过加入金属纤维或与生物高分子材料复合物等增加韧性、强度的处理，可具有常规陶瓷不可比拟的优点，如强度高、韧性好、表面光洁等。考虑到无机类材料、合成聚合物材料、天然聚合物材料的优缺点，将三者通过合适的方法组合成复合材料，取长补短，模拟天然骨基质组成成份，将多种生长因子缓释系统引入材料，并模拟其在体内释放的时间、空间顺序，实现骨组织工程支架的仿生化，促进成骨细胞的粘附、增殖和分化，发挥最佳成骨能力是未来骨组织工程基质的研究方向[5]。近期以完全脱钙骨及部分脱钙骨修复骨缺损的临床研究重点多在人颅面骨缺损的修复，很少涉及长骨骨不连及骨囊肿的治疗。

骨形成是一个十分复杂的过程，在众多的影响因素中生长因子的作用十分重要。目前，在已经确定对骨形成有明显作用的生长因子有骨形态发生蛋白、胰岛素样生长因子、转化生长因子-β等。其中骨形态发生蛋白是发现最早、研究最多的对成骨作用最为肯定的生长因子。经过大量动物实验证实，骨形态发生蛋白具有强大的促成骨活性，能够诱导间充质细胞不可逆地分化为骨、软骨组织[6]。基于骨形态发生蛋白的安全性和高效诱导成骨活性被越来越多的实验所证实，在一些国家骨形态发生蛋白已进入大规模的临床实验阶段，但是其有效性和安全性尚需大量的临床试验去进一步证实。吕刚:医学组织工程在骨科临床中的应用辽宁医学院学报 2009年12月，30(6)

3 人工关节置换

骨骼是支撑人体的最重要组织，也是人类实现一切运动机能的基础，而关节则是连接骨骼的重要结构。人体各部分能够自由活动，把大脑的指挥付诸实施都离不开骨骼与关节的协调作用。如果骨骼关节系统受到侵损，造成关节病变，就会影响关节的正常功能，给患者的生活和工作带来极大的不便。人工关节是骨科领域在二十世纪取得的最重要进展之一，它使过去只能依赖拐杖行走，甚至残疾的关节病患者实现行走自如的梦想。人工关节置换术历经40 余年的发展，现已成为治疗严重的髋、膝关节疾病的临床标准手术之一。

随着人均寿命增加，股骨颈骨折的发病率日趋增高，并逐渐对医疗、社会等提出重大挑战：目前我国已经进入老龄化社会，患病人数呈逐年迅速增长的趋势。近年来髓关节病变及股骨头坏死等症在30多岁的年轻人中呈多发趋势，轻者行动不便，严重者则丧失行走能力，被喻为骨科“癌症”。人工关节置换术通过手术重建一个功能接近正常的关节，来替代已彻底恶化了的生理关节，实现人体关节的全部或部分功能[7]。经过30 余年的临床验证，采用人工关节治疗髋、膝关节病疗效显著，因此人工关节置换术被称为是治疗关节疾病的革命性进展。

目前人工关节已广泛应用于治疗肩关节、肘关节、腕关节、指间关节、髓关节、膝关节以及踩关节等的疾病，其中以髓关节及膝关节置换最为普遍，已广泛在临床上应用。老年股骨颈骨折的治疗目的是使患者在没有并发症的前提下尽早恢复到伤前的活动状态，因此，选择恰当的治疗方法以减少并发症并使患者早日恢复显得尤为重要。人工髋关节置换手术方法简单、快速、安全，任何事物都有其两面性，人工假体的出现解决了很多以前不能实现的难题，但有再移位、骨不连、股骨头缺血坏死、感染、松动，脂肪栓塞，下肢深静脉血栓等并发症，使再手术率升高[8]。而人工髋关节置换虽然可一次性解决内固定带来的并发症，但随着患者生存率提高，也出现了髋臼磨损、假体松动下沉、异位骨化、假体周围骨折、深部感染致假体失效等并发症。假体周围细胞的具体生物学行为及其影响因素，影响假体-骨界面骨整合率的因素等问题仍尚待解决。

4 脊柱人工间盘的应用

脊柱人工间盘植入坚强固定技术大大提高脊柱手术的成功率，但坚持固定同时带来了相关的问题，内固定的应力遮挡会引起锥体骨块疏松及融合的相邻节段蜕变速率加快也同样引起了专家的重视。邻近节段应力及活动增加是发生退变的生物力学基础。而更加符合人体生物力学的生物学固定已应用于临床。但因其适应症较窄，置入的单节段人工髓核是否能够长期保持髓核生物力学上的功能，并保持与软骨板之间的代谢活动有待观察。人工间盘置换治疗颈椎间盘疾患已经取得了较好临床效果。其减压彻底、症状缓解明显，并于近期观察有效保留了运动节段。同时腰椎后路动态内固定系统，包括椎间应力分散系统，棘突间韧带装置等应用于临床，其特点是以椎弓根螺钉为主要构件，辅以具有动态和柔性的连接装置。其意义在于更稳定脊柱的同时又保留了椎间盘纤维环后部及小关节的生物力学特性，从而可以预防邻近节段的退变。但其应用价值还有待大量、长期的临床随访结果的检验和证实。

近些年，前路减压人工间盘植入术已成为解除颈脊髓和颈神经根受压的主要治疗方式，其手术效果良好，能很好地解除脊髓、神经根受压、稳定了病变颈椎[9]。这种手术在技术上要求更精确、适应症范围更广、假体的制作更加仿生，同时临近节段椎间盘退变的原因以及处理方式也会进一步明确。

下腰痛是困扰骨科临床治疗的一大顽症，发病率很高。腰椎间盘退变是其主要的原因，腰椎间盘一旦开始退变，则难以逆转。传统的治疗方法，包括保守治疗和手术治疗，虽然可在一定程度上缓解由椎间盘退变引起的临床症状，但却不能根本解决问题，理想的外科治疗方法是修复，而椎间人工间盘植入术是代替而非修复。组织工程的兴起及其技术在临床不同领域的应用，为椎间盘退变疾患的治疗带来了新的思路。总之，组织工程技术提供了一种代替失去功能的退变的椎间盘组织的可能性。但组织工程在椎间盘领域的研究仍有很多问题是未知的;椎间盘退变的确切机制尚待进一步研究。

5 展 望

组织工程在临床治疗中的广阔应用前景已显而易见。但总体上讲，组织工程研究仍处于起步阶段，目前仅仅是走通了应用组织工程技术修复临床简单组织缺损这条路，还有许多制约组织工程应用与发展的基本科学问题没有阐明:如组织工程骨临床应用种子细胞的获取和诱导转化技术流程的建立;在目前临床应用的初步实验阶段应谨慎地选择病例，不能在不具备条件的情况下无原则地扩大治疗适应证等等[10]。

我国骨组织工程研究在很多方面处于国际领先地位，且正面临一个前所未有的发展时机。临床应用所获得的良好结果，必将反过来推动基础研究的深入进行，基础研究的成果又为进一步临床应用提供可靠的依据，并使临床应用具有更好的安全性及可靠性。可以预见，在今后不太长的时间内，将会有更多的组织工程植入物为创伤提供修复材料。只有系统地阐明组织工程化组织形成、成熟及体内转归过程中的一系列重要问题和内在机制，才能真正实现组织工程的临床应用与产业化。

参考文献

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篇6

[关键词]补肾健脾中药；骨质疏松骨折；骨痂；结缔组织生长因子；Osterix

[中图分类号] R683 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2017）05（a）-0063-04

[Abstract]Objective To analyze the influence of Chinese Herbal Compound of Tonifying Kidney and Strengthening Spleen on CTGF and Osterix factor expression in callus of osteoporotic fracture.Methods 60 female SD rats of clean-class aged six-month were selected and they were randomly divided into 3 groups：model group，western medicine group and traditional Chinese medicine group （TCM group） （n=20）.After the success of the osteoporosis′ fracture model，TCM group was given Chinese Herbal Compound of Tonifying Kidney and Strengthening Spleen and the western medicine group was given sodium alendate suspension.The model group was given routine culture.After 1 month，the callus of each group was taken and cultured in vitro.The callus of each group was cultured with the corresponding serum.CTGF and Osterix expression in each group were detected by fluorescence quantitative PCR.Results The expression of CTGF mRNA in TCM group and western medicine group was significantly higher than that in model group （P

[Key words]Chinese herbal medicine of tonifying kidney and strengthening spleen；Osteoporosis fracture；Callus；Connective tissue growth factor；Osterix

骨|疏松症最严重的并发症是骨质疏松性骨折，严重影响患者的生活质量。骨质疏松性骨折是由于骨强度下降所致。目前已知的影响骨强度的因素主要有骨量、骨微结构、骨的几何形状、皮质骨厚度和多孔程度、骨组织构成材料的内在性能等[1]。骨质疏松性骨折的防治已成为了全世界关注的课题。然而，目前国内外对骨质疏松性骨折愈合机制以及对骨质疏松性骨折局部骨痂的“质量”的研究相对较少，且主要针对体内环境中的骨痂进行探讨。本研究通过建立骨质疏松性骨折模型及骨痂组织体外培养体系，运用中药血清药理学的研究方法，模拟中药在体内作用于骨痂组织的模式，观察补肾健脾中药复方对体外环境中骨痂生物学特性的变化以及结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）、Osterix因子表达的影响，揭示补肾健脾中药复方对骨质疏松性骨折骨痂生物学特性影响的作用机制，为中医“肾主骨”理论提供实验依据。亦为研究骨质疏松性骨折愈合的生理病理机制和治疗方法提供一种新的思维模式。

1材料与方法

1.1试验动物

6月龄清洁级健康雌性SD大鼠60只，其体重为（260±30）g。随机分为3组：模型组、西药组和[l1]中药组；每组20只。所有动物均为广州中医药大学动物中心提供。

1.2实验药物

中药组采用补肾健脾中药复方灌服，药物的主要组成包括：黄芪12 g，补骨脂15 g，羊藿15 g，菟丝子12 g，肉苁蓉15 g，熟地15 g，白芍10 g等组成。根据临床用药剂量及新药研究中动物用药剂量要求，该方的提取药物，含生药量1.65 g/ml。西药组采用阿伦磷酸钠片配制成0.055 mg/ml浓度的阿伦磷酸钠混悬液（杭州默沙东制药有限公司提供，国药准字J20080069）。

1.3含药血清的制备

每组中10只大鼠给予相应的药物连续灌胃2周，其中西药组和中药组以蒸馏水定容至上述所需浓度，每日灌胃1次，模型组给予正常饮食。最后1次给予动物灌胃后的2 h，对动物行心脏采血。获得的全血置于含EDTA抗凝试管中，5～10 min后，以3000 r/min离心15 min，吸取上清，加以灭活，抽滤除菌，放置-20℃冰箱保存。

1.4 动物造模

每组中另外10只作动物模型，采用10%水合氯醛溶液作麻醉，以0.33 ml/100 g腹腔注射，待5 min后，大鼠麻醉完全，采用背侧入路行双侧卵巢摘除术以造模。3个月后，行骨密度检查，证实模型成功后，对各组麻醉，消毒右下肢，取膝内侧髌旁切口约1 cm，逐层分离切开，将髌骨及韧带向外侧推开，暴露膝关节，屈曲膝关节，暴露髁间窝，钻入0.5 mm克氏针，至股骨转子下，做髓内固定，剪断克氏针，残端长度以不影响关节活动为度。利用骨折发生装置将股骨造成闭合性骨折[2-3]。

1.5给药方法

骨质疏松骨折的模型成功后，各组开始灌胃治疗，灌胃给药容积为10 ml/kg，模型组灌服蒸馏水；西药组和中药组以蒸馏水定容至上述所需浓度，每日灌胃1次，治疗时间为1个月。

1.6骨痂的体外培养

摘取眼球取大鼠外周血3～4 ml，取血后处死，置于75%的乙醇浸泡15 min，置于无菌台上，切开皮肤及皮下，分离肌肉，暴露骨折段，取出骨痂，PBS漂洗后放于Eppendorf管作备用。大鼠处死前24 h禁食。将新鲜骨痂标本切成1 mm×1 mm×1 mm大小，经过两次含有青霉素及链霉素的PBS液漂洗后，放入培养板，加等量bGJB培养液，置于37℃，5%CO2中静置培养，24 h后换液，根据分组情况分别加用含药血清与bGJB培养液共同培养，1周后收集标本进行相关指标检测。

1.7 指标的检测及结果的计算

采用荧光定量PCR检测各组骨痂中的CTGF 和 Osterix 的mRNA含量。使用引物和探针设计软件Primer 5.0，除了考虑引物、探针设计的通用原则外，此引物Tm值要求在58～60℃，探针Tm值在68～70℃，以保证探针特异性杂交。序列表见表1。

按照抽提的总RNA应马上进行反转录：取2 μl RNA模板做逆转录反应，反转录反应程序：30℃ 10 min，42℃ 20 min，99℃ 5 min，4℃ 5 min；取1 μl反转录产物（cDNA）进行荧光定量PCR。根据实时荧光定量RT-PCR的原理，以β-actin基因mRNA的表达为内对照。ΔCt=Ct（目的基因）-Ct（β-actin），然后计算实验组各样本的ΔCt与对照组样本的ΔCt的差值，从而得到ΔΔCt，ΔΔCt=ΔCt（实验组）-ΔCt（对照组）。采用2-ΔΔCt进行计算。表示实验组测定基因的表达相对于对照组样本基因的表达的变化倍数，将2-ΔΔCt作为最后的定量结果用于统计分析。

1.8统计学方法

采用SPSS 16.0软件包分析，计量资料用x±s表示，采用方差分析和t检验，以P

2结果

在CTGF表达方面，中药组和西药组的CTGF mRNA含量明显高于模型组，差异有统计学意义（P0.05）；在Osterix表达方面，中药组和西药组的Osterix mRNA含量明显高于模型组，差异有统计学意义（P

3讨论

中医学认为骨质疏松属“骨痿“范畴。《素问・痿论》云：“此乃肾水不足，水不胜火；则骨枯髓虚，故足不任身，发为骨痿。”其病因病机，当首责于肾虚。由于各种原因导致肾（气、阴、阳）的不足，影响骨髓和血之化源，精不生髓，骨失髓血充养，易发生骨骼脆弱无力之证，即骨质疏松性骨折。同时，中医学亦认为骨质疏松性骨折愈合就是“瘀去、新生、骨合”的过程，且在“肾主骨”理论指导下进行组方用药，国内的研究[4]表明补肾中药提高了机体内分泌腺系统的功能，改善了下丘脑-垂体-性腺轴的功能，增加了体内的性激素，调整了内环境，从而达到抑制骨吸收，增加骨形成的目的，起到提高骨量的作用。魏合伟等[5-6]的研究已证明以“补肾法”拟定的中药骨康方对骨代谢有双向作用，既可抑制骨吸收，又可促进骨形成，缩短再造周期，提高骨生物力学性能，改善骨的质量，是一个较理想的治疗骨质疏松症的药物。同时，发现其含药血清中含有类性激素样作用的物质；能促进成骨细胞增殖和矿化，并促进成骨细胞分泌Ⅰ型胶原。

本研究所用方由黄芪、补骨脂、羊藿、菟丝子、肉苁蓉、熟地、白芍等组成，全方诸药共奏补肾壮骨、健脾益气之功效。该方以补骨脂补肾助阳壮骨为君药。辅之肉苁蓉、羊藿、菟丝子加强其补肾壮阳之功为臣药。同r配以黄芪补中益气；熟地、白芍滋阴益精，培补后天生化之源以充肾精，又可达到补中寓通，补而不滞的目的，共为佐药，故本方具有补肾壮骨、健脾益气的作用。

骨折修复的最终目的是尽可能恢复受伤骨的最大力学强度，修复骨折不仅要恢复骨形态的连续，更重要的是重建骨的支撑功能[7]。骨痂被认为是一种黏弹性物质，会随着骨愈合过程而发生变化，由此出现刚度与强度变化的不同步[8]。张胜利等[9]的研究表明，骨质疏松后，皮质骨和松质骨的生物力学性能均发生了改变：在骨折愈合的不同时期骨痂局部的形状、截面积、均匀性等发生变化，对于骨质疏松骨折而言，骨皮质变薄，骨弹性下降，骨脆性增加，骨骼的生物力学性能下降。随着分子生物学的发展，人们对骨折愈合的认识不断深化，现已知有大量的细胞生长因子在骨折愈合的不同阶段参与并调控了实质过程，如CTGF及Osterix因子对骨细胞的增殖和分化有重要作用。

CTGF是CCN家族中的成员，是一种由349个氨基酸组成，分子量为34～38 KD的富含半胱氨酸的分泌肽，目前该家族共有CTGF/fisp-12，cef10/Cyr61和Nov三个成员，参与了体内的多种病理生理过程，在骨折愈合中发挥重要作用。研究表明[10-11]，其可促进软骨细胞、生长板软骨细胞、肥大软骨细胞的增殖，并参与膜内骨化和骨建模或重塑，因此在维持骨量方面有重要作用。在本研究中，中药组和西药组的CTGF mRNA含量明显高于模型组，差异有统计学与意义，说明补肾健脾中药复方能进一步提高骨痂的生长。

Osterix是一种含有锌指结构的，对成骨细胞分化很重要的转录因子，属于Sp/XKLF家族，定位局限于细胞核。它只在发育的骨组织异表达，被Lee等[12]认为是直接调节骨形成protein-2-runx2通路主要因子。另一方面，Osterix被认为是sox9和软骨细胞的一种负向调控因子，可阻止骨或软骨的祖细胞向软骨细胞的分化。Baek等[13]的研究表明，Osterix失去可以延迟成骨细胞的成熟，导致不成熟的成骨细胞的积累和减少骨形成的成骨细胞功能的缺陷，无明显骨吸收，因此，认为Osterix在积极调控成骨细胞分化和骨形成具有重要作用。Kang等[14]用机械牵张力结合超声波刺激成骨细胞前体细胞，发现Osterix结合机械刺激可加速成骨细胞的基质成熟。Sinha等[15]认为，Osterix是成骨细胞特异性转录因子，它能激活早期成骨细胞分化成更多成熟的骨细胞。在本研究中，中药组和西药组中的Osterix mRNA含量明显高于模型组，差异有统计学意义，且中药组的Osterix mRNA含量高于西药组，差异有统计学意义，说明补肾健脾中药复方在提高骨痂的生长有明显的影响。

综上所述，补肾健脾中药复方能在一定程度上可促进骨痂的生长，从而促进骨折愈合，为防治骨质疏松性骨折、促进骨折愈合的治疗方法提供了一种新的途径。

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近10年来，在医疗成像、生理建模、传感系统及计算和网络技术、可视化和虚拟现实、人机交互和自动化等方面的巨大进步，使得生物医学工程有了快速、显著的发展。生物医学工程涉及了医药和生物科学的工程应用准则，包括生物医药、医疗成像、生理建模、实时系统、自动化控制、信号处理、图像重建、模式识别及生物力学等领域。目前，生物医学工程已经拥有了复杂的医疗诊断及治疗手段，越来越多的研究成果已经应用于临床，帮助我们开发新的植入物或假肢及创造新的医学成像技术和完善的工具集技术以用于疾病的检测、预防和治疗。

全书由两部分组成，共9章。第1部分先进的计算方法，包含第1-5章：1.生物医学图像分割中的图形算法技术。用于分割三维医学图像结构的图形方法，即图割法和多物体、多表面的分层优化图形图像分割法；2.医学图像处理中的信息论聚类。回顾了最近信息论框架下的集群方法，介绍了其能够在一幅表示不同组织特性的医学图像中寻找聚类的合适数量，提出了一种对于优化给定聚类配置质量的目标函数的聚类方法；3.多目标差分进化算法――基于模糊聚类的脑部MR图像分割算法。介绍了应用于同步优化多集群的基于多目标差分进化模糊聚类技术，详细地论述了用于底层优化的差分进化算法技术原理，阐述了在差分进化中聚类中心向量编码技术；4.丘脑皮层神经质量模型振荡动力学的功率谱及非线性分析。首先提出了在阿尔茨海默式症中的异常脑震荡研究中的多模态分析技术，接着介绍了一种结合了丘脑皮层神经质量模型功率谱分析与非线性行为分析；5.蛋白质功能预测元学习方法。介绍了多尺度蛋白质生物功能预测算法，讨论了在蛋白质功能分析中使用元学习方法的优势，尤其是在蛋白质序列分析、三维结构比较、生物功能解释与分子间相互作用分析中，给出了对选定的生物系统进行整体行为预测的不同的计算方法及元学习预测系统。

第2部分生物医学应用，包括第6-9章：6.三维超声图像颈动脉分割。本章介绍了一种精确可靠的从三维超声图像中进行颈动脉分割方法，阐速了颈动脉血管分割算法，并证明了三维超声是一种对于在经动脉粥样硬化中前期后期的定量分析中的可行算法；7.结构神经元可塑性定量图像分析的一些当代问题。介绍了在微观层面脑结构研究过程，阐释了神经元可塑性过程，以解释大量神经退化性疾病原因，使用荧光共聚焦显微镜对脑组织图像进行定量分析；8.软骨和软骨下骨中的骨关节炎的先进核磁共振成像。概述了用以检测软骨及软过下骨组织、软骨生物组织的非植入性病理检测的核磁共振成像技术，介绍了在该领域的最新发现，及骨关节炎的检测和治疗方法；9.计算机断层扫描图像中基于下颌骨骨折的发际线检测的计算机视觉。本章介绍了可以从CT图像中检测下颌骨骨折的发际问题，阐述了解决该问题的方法，即首先在二维CT图像切片中确定颌骨的骨折发际线，接着使用最大流最小割算法检测的骨裂结构。

本书适合计算机科学、生物医学工程、电气工程与系统科学等专业硕士研究生阅读和学习，亦可作为对图像处理、三维重建、信息技术及生物医学研究感兴趣的其他专业学生参考书。对于在计算和分子生物学、生物工程以及图像处理的研究人员或从业人员，本书也会提供很有用的帮助。作者： 张进兴，本文来自《中国医学工程》杂志

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方法 使用三维有限元方法，建立Tile C型骨盆损伤（右侧骶骨纵行骨折）模型，模拟使用3种骶髂螺钉固定方式进行固定，并在模拟站立位状态下对骨盆后环的竖直稳定性和后旋稳定性进行量化和比较。

结果 S1、S2双层面2枚骶髂螺钉固定组合的稳定性明显优于S1或S2的单层面1枚骶髂螺钉；在S2层面1枚骶髂螺钉固定的稳定性优于S1层面。

结论 针对Tile C型骨盆损伤的单侧骶骨纵行骨折，要尽可能选择双层面骶髂螺钉固定；如果使用单层面单枚骶髂螺钉固定治疗该类骶骨骨折，最好选择S2层面。

【关键词】骨盆；骶骨骨折；骶髂螺钉；稳定性；三维有限元

Comparison of stability of sacroiliac screws in the treatment for unilateral Tile C sacral fractures between different modalities in a 3dimensional finite element model ZHAO Yong， ZHANG Shudong， SUN Tao， WANG Dan， LIAN Wei，LIU Yonghou，TAN Jiangwei，ZOU Dexin.Department of Orthopaedics， Yantaishan Hospital， Yantai 264008，China

Corresponding author：ZHAO Yong，Email：

【Abstract】Objective To study the stability of sacroiliac screws fixation for the treatment of unilateral vertical sacral fractures in order to provide pratical manipulation and reference for rapid insertion of sacroiliac screws in case of emergency. Methods A 3dimensional finite element model of Tile C pelvic ring injury （unilateral type DenisⅡfracture of sacrum）was made in a 36 year of a female patient. The unilateral sacral fractures were fixed in 3 types with sacroiliac screws in models respectively. The shift and angle displacement of the central superior surface of sacrum in the case of upright standing on both feet were measured and compared. Results The stability fixation with two sacroiliac screws for double planes of S1 and S2 segments was markedly superior to fixation with one sacroiliac screw for single plane of S1 or S2 segment； The vertical and rotational stability of sacroiliac screw fixation in S2 was superior to that in S1. Conclusions Fixation with two sacroiliac screws for double planes of S1 and S2 segments should be utilized for the fixation in unilateral sacral fractures of Tile C pelvic ring injury as possible. If only one sacroiliac screw is implanted， the fixation in S2 segment is more recommended than that in S1.

【Key words】Pelvis； Sacral fracture； Sacroiliac screw； Stability； 3dimensional finite element

高能量骨盆创伤是常见的急诊重症[1]，其中Tile C型的不稳定性骨盆骨折更是必须急诊进行早期固定，从而有利于骨折复位并有效减少骨盆容积，压迫骨折端阻止静脉出血，尽快稳定血流动力学，降低病死率。虽然以Ganz钳和前环外固定架为代表的外固定器操作相对简便、快速，但其固定效果不确切，不便于护理也无法满足患者进行早期功能锻炼，故无法达到骨折的最终复位内固定的效果。然而，对骨盆骨折所合并的重要脏器损伤进行处置的同时往往也延误了骨盆骨折的最终复位内固定，因而在患者生命得以保全的同时错过了最佳的内固定手术时机，从而遗留畸形愈合、下腰痛、跛行等不可逆的骨盆骨折合并症。因此，尽快尽早微创地实施骨盆损伤的内固定治疗具有重大的临床意义。Osterhoff等[2]报道其对刚入院的部分骨盆损伤病例快速进行了骨盆后环的骶髂螺钉固定，并取得了满意的临床疗效。这为急诊一期完成骨盆后环乃至整个骨盆环的稳定性重建提供了可能。如何在现有器械条件、操作技术的基础上充分利用骶髂螺钉，在紧急恢复骨盆容量和减少出血的同时将螺钉固定的生物力学优势最大化，避免内固定失效，便显得颇具意义。基于此，本文以临床多见的单侧骶骨纵行骨折（Tile C型）作为研究对象，应用三维有限元技术对骶髂螺钉固定该类损伤进行研究及生物力学比较，以期找到骶髂螺钉的最佳固定方式，从而预置急诊手术方案，最大限度地缩短术前计划所用时间，并为急诊临床实践的规范化提供参考。

1 资料与方法

模拟Tile C型骨盆骨折，针对不稳定性骨盆后环损伤（右侧骶骨纵行骨折）模型使用骶髂螺钉或其组合（共3种）进行固定，并对后环螺钉复合体的平移和旋转稳定性作出比较。

1.1 一般资料

对一例健康成年女性（36岁）进行X线、B超等检查，排除骨盆损伤、肿瘤、畸形，采用64层螺旋CT（Philips， Netherlands）对其骨盆进行扫描，层厚1 mm，所得DICOM （Digital Imging and Communication in Medicine）数据资料通过工作站刻录光盘。

1.2 三维有限元模型的建立

将CT图像导入Mimics 10.1 （Materialise， Belgium）中，根据图像数据中各种组织的灰度值差异及相关解剖学特征，通过阈值化操作等提取髂骨及骶骨的几何结构，并重建精确的骨盆 3D 表面体模型，并以STL文件格式输出。然后将STL文件格式的骨盆模型导入逆向工程软件Rapidform Xor3 （INUS Inc， Korea）中去除掉噪点，生成无接缝的骨性结构的几何模型。应用骶骨与髂骨之间的区域建立骶髂关节软骨的实体模型，以两侧耻骨间空间填充生成耻骨联合间盘。最后，一并以iges格式导入有限元软件ABAQUS 6.9.1 （SIMULIA Inc， US），并对骶骨与髂骨采用四面体单元进行网格划分，用以代表松质骨，对骶髂关节及耻骨联合采用六面体网格划分。因骨盆皮质的厚度（1～2 mm）相对骨盆的几何尺寸较小，所以在松质骨表面生成一层壳单元用以模型皮质。韧带在维持骨盆的稳定性方面起着重要作用，本研究中采用弹性连接单元模拟韧带，其附着点根据解剖学定位。本研究所涉及的参数[3-8] 如表1表2所示，生成骨盆模型如图1所示。

模拟骶髂螺钉固定的手术方式，在S1、S2两个层面进行固定。两种螺钉均系直径为7.3 mm的空心钉。将经过正常骨盆模型的骶骨右侧骶孔的面定义为骨折面。（模拟DenisⅡ型右侧骶骨骨折）将螺钉分别与骶骨、髂骨、骶髂关节软骨进行布尔运算，生成骨折固定模型。

模拟固定方式如下：①右侧1枚骶髂螺钉对S1进行固定 （S1）、②右侧1枚骶髂螺钉对S2进行固定 （S2）、③S1和S2各1枚骶髂螺钉自右侧进行固定 （S12） 。示意图见图2。

1.3 三维有限元模型的约束与加载

本研究中，将骶骨和髂骨分别与骶髂关节以及双侧耻骨与耻骨联合之间采用绑定约束。在双侧髋关节面与旋转中心耦合，并将中心点的3个方向的平移自由度约束。将耻骨联合与骶骨下缘置于同一水平面上，自骶骨上表面竖直向下加载600 N力载荷，模型站立位的人体体质量加载于骶骨的状态。螺钉的远端和近端分别与骨组织采用绑定连接以模拟完全的骨整合状态，螺钉的光滑杆部分与骨组织之间设定为可滑动磨擦关系。

2 结果

本实验所建立的正常骨盆有限元模型的应力分布特征与文献[9-11]报道相一致，而且应力值范围与文献[4，12]研究结果相近，由此表明本研究中的模型能够有效而可靠地反映骨盆的生物力学特性。

本研究结果显示，双层面2枚骶髂螺钉固定组合的稳定性明显优于单层面1枚骶髂螺钉（即S12明显优于S1、S2）。在竖直稳定性和后旋稳定性方面，S2均优于S1。见表3。

3 讨论

骶髂螺钉是骨盆后环损伤的治疗领域的重大进步，并已经成为不稳定型骨盆后环损伤最终固定的常用微创技术[13]，相比髓外固定，骶髂螺钉固定具有明显的生物力学优势[14]，但多个临床报道显示，骶髂螺钉并不都能达到稳定的固定。Keating等[15]使用骶髂螺钉技术获得了84%的解剖复位或近解剖复位率，但是最终随访发现畸形愈合率高达44%。Griffin等[16]认为，对于纵形骶骨骨折，骶髂螺钉固定更易出现固定失效和复位丢失。因此，如何根据具体伤情、因时因地制宜地快速选择有效的固定方式，最大限度地发挥骶髂螺钉的生物力学优势，降低固定失败率，这对于包括急诊救治在内的骨盆外伤的相应处置就显得尤为重要。

Tile C 型骨盆损伤的前环后环都严重失稳，所以前后两环均需固定，由于后环稳定性占骨盆稳定性的60%，加之骨盆复位固定的顺序为先后环再前环（这是复位能够成功的必要条件），因此后环稳定性的快速重建便显得尤为重要，而骶髂螺钉技术恰好顺应这一临床需求，可经皮透视下微创置入，在不加重原始损伤的同时为急诊一期稳定后环提供了可能，进而急诊完成的后环固定为全身情况改善后二期前环的复位固定又创造了条件。S1S2构成了骶髂关节的基础，伴随骶髂螺钉置入技术的成熟，希望对不同层面骶髂螺钉及其组合的稳定性进行比较研究，以期最省时地确定最佳急诊治疗策略。

需要指出的是，首先，虽然Tile C型骨盆损伤涉及前环不稳且需固定，但鉴于固定方式具有多样性，加之前环的稳定性势必影响后环的稳定性，因此本研究并没有对前环损伤及固定进行模拟，而是保留了正常骨盆的前环状态，虽然这样得出的有关后环稳定性的相关数值均较小，但并不影响针对后环稳定性的多模型间的比较性研究；第二，本研究模拟切除所有肌肉但保留骨盆重要韧带结构的骨盆，从而在最大限度模拟正常骨盆稳定性的前提下，排除不可预见的由肌肉收缩带来的应力，避免影响测量的准确性[17]；第三，本研究所模拟的骨折线系一经过骶孔的直线，这样既便于模型的标准化而利于比较，又能避免因骨折线的不规则而影响网格划分及后续计算的准确性；第四，本研究规定正位观耻骨联合的上缘与骶骨下缘处同一水平面，较为准确地模拟了双足站立的生理实际。

本研究发现，固定状态下的正常完整的骨盆所产生的平移方向主要为受力方向。这与实体研究结果一致[17]。笔者发现，骨盆后环竖直方向的加载导致了其自上而下方向的平移（下移），且下移的主体是位于骶骨骨折线的内侧部分，同时伴随该下移主于矢状面上的向后旋转（后旋），而该主体在前后方向和内外方向的移位几乎为零。因此，通过对3种后环螺钉复合体的竖直稳定性和后旋稳定性的比较可以反映出各种内固定方式的牢固程度。本研究结果显示，双层面2枚骶髂螺钉固定组合的稳定性明显优于单层面1枚骶髂螺钉，这与Yinger等[14]和van Zwienen等[17]的研究结论相似，提示在临床实际工作中针对单侧骶骨骨折要尽可能选择双层面骶髂螺钉（S12）固定。

需要指出的是，本实验结果显示，在S2层面进行固定的竖直稳定性和后旋稳定性均要优于S1层面。因此，笔者建议，如果使用单层面骶髂螺钉固定方式治疗单侧骶骨纵行骨折，最好选择S2层面。笔者所进行的放射解剖学研究显示，正常状态下骶骨的S2螺钉隧道比S1的短，S2的安全置钉空间也比S1小[18]。然而，S2层面的骨性结构呈水平走行，该层面更适合水平置入螺钉，这恰与加长骶髂螺钉的走行是一致的，也恰恰适合Tile C 型的骶骨纵行骨折[19]。而且，在骶骨伴有先天畸形时，骶髂螺钉也更加适合在具有安全置钉空间优势的S2层面上进行固定[20-21]。因此，在Tile C 型骶骨骨折的治疗中S2层面扮演了不可替代的重要角色。

本研究发现，完整骨盆骶骨中部的下移和后旋均明显小于损伤并予固定的骨盆，本研究中任何一种后环螺钉复合体的稳定性都不及正常完整骨盆。因此，笔者认为，即便使用最牢固的固定方式也要尽量避免患部过早承重，从而最大限度地避免因内固定失效而导致的复位丢失。

应该看到，工业器具的结构相对简单规则，而人体结构和生物力学材料特性却复杂得多。因此起源于工业设计领域的有限元软件对复杂结构的建模不可避免地存在简化现象。所以尽管本研究的模型设计和建立能够满足比较性研究的需要，但笔者仍然希望随着有限元相关技术的发展，其仿真程度会变得更高。同时，笔者希冀将来能通过基于新鲜尸体的实体测量研究对本计算生物力学研究进行有效的补充，从而更加有利于解释和指导临床实践，这也同样有益于有限元实验方法的不断完善。

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篇9

关键词：玻璃酸钠硫酸氨基葡萄糖膝关节骨性关节炎

膝关节骨性关节炎（Knee osteoarthritis，KOA）是中老年人的常见病及多发病，随着全社会人口的老龄化，膝关节骨性关节炎的发病率也在逐步升高，膝关节骨性关节炎的病人，生活质量受到严重影响。我国已进人老龄化社会，因此，对膝关节骨性关节炎的研究显得更加迫切和重要。膝关节的病理特征是关节软骨纤维化、退行性变与新骨生成，导致骨端硬化和周围骨赘，最终出现骨膜关节囊疲痕、邻近肌肉萎缩，以致关节不稳、半脱位、屈曲性挛缩。病人经常诉疼痛、肌肉无力、僵硬、不稳及活动障碍，最终导致无法独立生活或生存质量下降。我们自2009年1月至2010年1月间，采用玻璃酸钠联合硫酸氨基葡萄糖治疗KOA患者获得满意效果，现报告如下。

1资料与方法

1.1 一般资料选取2009年1月―2010年1月间在我院门诊及住院治疗的膝关节骨性关节炎患者84例，所有患者诊断参照1986年美国风湿病学会推荐标准确诊。将患者随机分为观察组和对照组，每组各42例。观察组男21例，女21例;年龄40-73岁，平均（58.53 士5.21）岁;病程5个月―10年，平均（ 28.14士3.52）个月;左膝22例，右膝13例;双膝7例。对照组男20例，女22例;年龄41-72岁，平均（58.42土5.14）岁;病程6个月一8年，平均（28.35士13.42 ）个月;左膝20例，右膝15例;双膝7例。两组患者在年龄、性别、病程、病情等方面比较差异均无统计学意义（P >0.05 ），具有可比性。

1.2 方法把均符合美国风湿病学会（American Rheumatism Association ， ARA）制定的膝关节骨性关节炎的诊断标准[1]的患者随机分为2组：（1）观察组，透明质酸钠（上海建华精细生物制品有限公司提供，每支2. 0 ml ）关节内注射配合盐酸氨基葡萄糖胶囊（香港澳美制药厂提供，0. 75克x10粒）；（2）治疗组，透明质酸钠关节内注射组，1次/周，5次为1个疗程，6-12个月内观察疗效。

1.3 疗效观察

1.3.1 膝关节疼痛程度评分[2]①无痛（（30分）：有疲劳或沉重感，但日常活动无疼痛;②轻度疼痛（25分）：活动的开始和长距离行走时有轻微疼痛感;③中度疼痛（15分）：步行时疼痛，休息后消除;④重度疼痛（（5分）：负重或各种活动时疼痛明显，休息后减轻，但不能消除;⑤剧痛（0分）：日常有强烈的持续性疼痛。

1.3.2 日常动作能力评分①从坐位站起时：容易（2分）;困难（1分，站立时需用手支撑）。②上、下楼梯：容易（（2分）;困难（（1分，需扶栏上楼）。③单腿站立：容易（2分）；困难（1分，需扶靠站立）。④跑步：容易（（2分）;困难（（1分，不能跑，只能快走）。

1.3.3 治疗效果评定标准疗效标准：参照《中药新药临床研究指导原则》中规定疗效评定标准分临床控制、显效、有效、无效4级。①临床控制:症状消失，关节活动正常，积分减少≥95%;②显效:症状消失，关节活动不受限，70% ≤积分减少

1.4 统计学方法采用t检验、χ2检验等进行统计分析。

2结果

2.1 两组患者膝关节疼痛程度和日常动作能力评分情况比较见表1

表1两组患者膝关节疼痛程度和日常动作能力评分情况比较（分）

组别 时间 膝关节疼痛程度 日常动作能力

观察组

注：与治疗前比较， p＜0.05;与对照组比较，p＜0.05.

2.2 两组临床疗效比较见表2

表2两组临床疗效比较n（%）

组别 n 临床控制 显 效 有效 无效 总有效率

（％）

治疗组 42 30(71.43) 6(14.29) 3(7.14) 3(7.14) 39(92.86)

对照组 42 17(40.48) 7(16.67) 7(16.67) 11(26.19) 31(73.81)

注：与对照组比较，p＜0.05。

2.3 治疗副反应治疗过程中观察组仅2例出现轻度恶心、呕吐，未经特殊处理缓解，未影响治疗过程。

3讨论

膝关节骨性关节炎（KOA），是骨伤科的常见病，是老年人丧失劳动能力的重要原因之一。有文献报道，在美国55―64岁人群中患膝骨性关节炎因疼痛和运动受限的超过13%，而在65―74岁则高达17%以上。骨性关节炎的定义是机械性和生物性因素相互作用，使关节软骨细胞、细胞外基质和软骨下骨合成与降解的正常进行失去平衡的结果；它的最终表现是:由于软骨细胞和基质形态学、生物化学、分子生物学和生物力学的改变，从而导致关节软骨的软化、纤维化、溃疡、减少，软骨下骨的硬化与象牙化，骨赘形成和软骨下骨囊肿， 在临床中常可发现关节运动受限、压痛、捻发音、关节疼痛等表现。

早在1997年美国食品和医药管理局批准临床使用透明质酸钠治疗骨性关节。经过大量研究证明使用该药品对治疗骨性关节炎是有益的。外源性补充透明质酸后可使关节暂时建立平衡，重新恢复发生病理改变的关节滑液的正常粘滞特性，恢复滑液流变特性，改善了关节的和吸收震荡的作用。关节滑液的正常化进而促进了关节软骨的保护，保持关节代谢的稳定。同时，基础研究表明透明质酸可抑制炎症因子，如细胞因子和前列腺素，刺激软骨基质的合成和抑制软骨的退变，保护细胞避免被有活性的氧自由基破坏，直接作用在受到伤害的神经末梢。进而缓解关节软骨的潜在病变，并减轻膝关节疼痛，直接改善患者的运动功能。

而硫酸氨基葡萄糖（Glucosamine，GS）是被认为第一个可延缓KOA病情发展的药物，能特异作用于关节软骨，补给软骨基质，恢复正常代谢，同时可抑制酶的降解作用。但是大剂量使用（超过5000一15000 mk/Kg）时，易引起耐药性，并且导致严重的腹胀、便秘、呕吐等胃肠道反应，甚至出现晕眩、骨骼酸痛、尿道感染等症状。

本研究显示，两组患者治疗后膝关节疼痛程度和日常动作能力评分均较治疗前改善;观察组患者治疗后膝关节疼痛程度和日常动作能力评分较对照组改善更为明显，两者比较差异均具有统计学意义（P

参考文献：

篇10

[关键词] 肩锁关节； 脱位； 锁骨钩钢板； 内固定术

[中图分类号] R274.2[文献标识码] A[文章编号] 1005-0515（2011）-03-225-01

肩锁关节脱位是肩部较常见的损伤，多由直接暴力所致，若处理不当可造成肩关节功能障碍和局部疼痛。2008年1月～2010年1月，我院采用锁骨钩钢板内固定术治疗TossyⅢ型肩锁关节脱位42例，取得了满意的效果，现总结报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料：本组共42例，男30例，女性12例，年龄16～52岁，平均33岁；均为TossyⅢ型肩锁关节脱位。交通伤26例，跌倒伤11例，打击伤5例；左侧17例，右侧25例。受伤至手术时间3h～3d，平均1.5d。

1.2 手术方法：采用臂丛神经阻滞麻醉或全麻，患者取仰卧位，患肩垫高约30o，头转向健侧。切开肩锁关节囊，显露肩锁关节、骨折端、肩峰、喙突以及断裂喙锁韧带，清除瘀血块以及破裂的关节盘。钝性分离锁骨外端与肩峰后方间隙，探明肩峰下缘后，将锁骨钩钢板的钩部分紧贴肩峰下缘插入肩锁关节后方并顶紧。确认钩紧后，将钢板临时固定，此时可见肩锁关节完全复位，如下压太紧，则将钢板预弯折弯，直至复位。锁骨上钻孔，并用骨膜剥离器加以保护，勿损伤锁骨下组织，拧入螺钉，检查脱位复位确实，固定牢靠，修补断裂的肩锁韧带和关节囊，缝合切断的三角肌，修复喙锁韧带。术中注意要确定找到锁骨的肩峰端，将锁骨钩钢板水平部分尖端与锁骨肩峰端对齐，钩部分紧贴肩峰下缘完成锁骨钩钢板固定后需修复肩锁关节囊、喙锁韧带、三角肌及斜方肌止点。术后三角巾吊带固定患肢3周，术后1周开始肩关节功能的被动、主动锻炼，1年后取出内固定。

1.3 疗效评价标准：按Lazzcano标准评定患者术后功能[1]。优：肩部无疼痛，无自觉和他觉力量减弱，肩关节活动正常，恢复原工作；良：肩关节活动有轻度疼痛，自觉力量减弱，肩关节活动接近正常，外展上举

2 结果

本组患者住院时间3～14d，平均10d。术后切口均一期甲级愈合，无神经、血管、胸膜损伤，X线检查，手术复位佳；内固定取出后3个月复查，肩锁关节无再脱位现象。所有患者均获随访8～18个月，平均10个月。按Lazzcano标准评定，优23例，良17例，差2例，优良率为95.2％。

3 讨论

肩锁关节是个平面小关节，为上肢在躯干上的主要支撑，由锁骨肩峰端关节面与肩胛骨肩峰关节面构成。关节间隙自外上向内下有约50o的倾斜角，其间有纤维软骨盘，活动范围0o～20o。肩锁关节主要提供锁骨与肩峰间的滑动以及肩胛骨相对于锁骨的旋转，是上臂外展上举运动的辅助关节。肩锁关节的稳定性靠关节囊、肩锁韧带、喙锁韧带及三角肌和斜方肌腱性附着部分的维护。由于局部无软组织保护，暴力易致关节脱位分离。按损伤程度分为三型：Ⅰ型，肩锁韧带损伤；Ⅱ型，肩锁韧带断裂，锁骨肩峰端前后不稳，轻度上移；Ⅲ型，肩锁韧带及喙锁韧带均断裂，三角肌、斜方肌从止点撕脱，锁骨肩峰端高耸，患肩及上肢下沉，肩关节活动受限。

Ⅰ～Ⅱ型肩锁关节脱位一般采用保守治疗，TossyⅢ度多倾向于手术治疗，并符合以下原则：①恢复正常解剖位置；②修整清除破裂或退变的关节面和关节软骨；③修复重建韧带和关节囊；④可靠的固定；⑤防止肩周围组织并发症。以往多采用克氏针固定加肩锁关节囊、肩锁韧带及喙锁韧带的修补法。其优点是术中显露及损伤小，操作简单，花费少，而且已有生物力学研究证实该方法能够提供稳固有效的固定[2]。但术后易发生克氏针松动、滑脱、断针等并发症[3]，且固定时要通过肩锁关节面，限制了肩锁关节正常的微动，远期易发生肩锁关节骨关节炎[4]。

与其他方法相比，锁骨钩钢板具有明显的优越性。其设计符合锁骨“S”形解剖形态和肩锁关节的生物特性。在肩峰下关节外放置钢板尖钩，尖钩位于肩峰后下方，不干扰关节，钩表面设计光滑，在肩关节活动时，允许被固定的肩锁关节保持一定的微动，更加符合肩锁关节的生物特性，有利于术后关节功能的恢复和减少创伤性关节炎的发生。锁骨钩钢板设计合理，可以对关节产生持续稳定的压力，为肩锁和喙锁韧带的修复和愈合提供了一个稳定的无张力环境，提高了韧带和软组织愈合的质量。可以使肩锁和喙锁关节得到持久稳定的固定，利于损伤的软组织自然对合形成瘢痕而被修复，大大降低了术后肩锁关节复发脱位的几率。

综上所述，锁骨钩钢板内固定术操作方便，固定可靠，疗效确切，是治疗TossyⅢ型肩锁关节脱位的理想方法。

参考文献

[1] 葛亮，苟三怀，欧阳跃平，等.Atlas钛缆与钩钢板治疗完全性肩锁关节脱位的前瞻性对照研究[J].中国矫形外科杂志，2007，15：737-739.

[2] Wellmann M,Zantop T,Weimann A,et al.Biomechanical evaluation of minimally invasive repairs for complete acromioclavicular joint dislocation[J].Am J Sports Med,2007,35(6):955-961.