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骨质疏松腰椎椎弓根螺钉轴向抗拔出力的有限元分析
1
作者
谷世锋
李玉伟
+1 位作者
王海蛟
李修智
《中国脊柱脊髓杂志》
北大核心
2025年第3期287-293,共7页
目的:通过有限元分析比较6种螺钉强化技术在骨质疏松腰椎后路椎弓根内固定的生物力学结果,为内固定螺钉的优化和选择提供参考。方法:选取7例无腰椎病变及手术史的男性腰椎CT数据,年龄68.0±4.9(60~75)岁,身高171.7±3.2(168~176...
目的:通过有限元分析比较6种螺钉强化技术在骨质疏松腰椎后路椎弓根内固定的生物力学结果,为内固定螺钉的优化和选择提供参考。方法:选取7例无腰椎病变及手术史的男性腰椎CT数据,年龄68.0±4.9(60~75)岁,身高171.7±3.2(168~176)cm,体重63.6±3.2(59~68)kg,采用64排螺旋CT进行连续薄层扫描,获取DICOM格式影像。通过Mimics 21.0软件重建L3椎体三维模型,经Geomagic Wrap 2021完成曲面优化后,在Solid Works 2023中构建7种螺钉模型并进行装配。按强化方式将螺钉分为:A组(对照组,传统螺钉无加固)、B组(增大螺钉外径)、C组(减小螺距)、D组(减小皮质骨接触部分的螺距)、E组(骨水泥加固)、F组(穿透对侧皮质骨)、G组(皮质骨轨迹螺钉)。建立7种螺钉×7例椎体模型的49组有限元模型,参考既往研究文献数据完成材料赋值后,采用Ansys Workbench 2023静态结构分析模块,对所建立的7组有限元模型模拟轴向拔出实验,观察各组螺钉在1200N的轴向拉力下的拔出位移及破坏时产生的最大等效应力,并对所测指标进行不同螺钉组之间的对比分析。组间对比采用单因素方差分析,实验组分别与对照组对比分析采用独立样本t检验。结果:A~G组螺钉的最大位移分别为:0.142±0.029mm、0.138±0.031mm、0.144±0.032mm、0.139±0.027mm、0.119±0.024mm、0.126±0.028mm、0.040±0.007mm,A~F组间比较差异无统计学意义(F=0.812,P=0.5489)。A组与G组对比差异有统计学意义(P<0.001);最大等效应力分别为264.0±7.6MPa、234.8±28.0MPa、245.5±17.5MPa、260.0±7.2MPa、279.7±14.3MPa、311.9±31.4MPa、432.6±87.5MPa。B组、C组与A组对比分别减小了11.1%、7%,差异有统计学意义(P<0.05),D组与A组对比差异无统计学意义(P>0.05),E~G组分别与A组对比分别增大了5.9%,18.1%,63.9%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:不同螺丝钉强化技术抗轴向拔出力效果明显不同,仅增大螺钉外径或减小全部螺距会减小螺钉的轴向拔出强度,减小皮质骨区域的螺距对螺钉把持力的增加没有明显正向作用,骨水泥加固、增加螺钉长度穿透对侧皮质骨和皮质骨轨迹螺钉均明显改善了螺钉的轴向抗拔出效果,其中皮质骨轨迹螺钉强化技术的加固效果最为显著。
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关键词
骨质疏松
椎弓根螺钉
皮质骨轨迹螺钉
有限元分析
生物力学
抗拉强度
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职称材料
联合应用软骨再生支架与突变型HIF-1α修饰BMSCs分泌的外泌体对晚期软骨缺损修复的促进作用
被引量：
8
2
作者
田大川
李海乐
+4 位作者
肖大伟
周山健
苏永蔚
刘丹平
綦惠
《吉林大学学报（医学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第2期216-222,共7页
目的:探讨突变型低氧诱导因子1α(HIF-1α)修饰骨髓间充质干细胞(BMSCs)分泌的外泌体对软骨细胞的保护作用,阐明其联合软骨再生支架促进晚期软骨缺损修复的可能机制。方法:采用超速离心法从野生型HIF-1α和突变型HIF-1α修饰的BMSCs中...
目的:探讨突变型低氧诱导因子1α(HIF-1α)修饰骨髓间充质干细胞(BMSCs)分泌的外泌体对软骨细胞的保护作用,阐明其联合软骨再生支架促进晚期软骨缺损修复的可能机制。方法:采用超速离心法从野生型HIF-1α和突变型HIF-1α修饰的BMSCs中分别提取外泌体(BMSCs-ExoWT与BMSCs-ExoMU),同时对其进行鉴定。在体外,采用白细胞介素1β(IL-1β)诱导软骨细胞发生炎症反应,分别将等量PBS、BMSCs-ExoWT(80mg·L-1)和BMSCs-ExoMU(80mg·L-1)分别与炎症反应下的软骨细胞共培养,实验分为空白组、炎症组、BMSCs-ExoWT组和BMSCs-ExoMU组,利用Hoechst33342染色检测各组软骨细胞凋亡小体数目;应用Western blotting法检测各组软骨细胞中AKT/p-AKT、ERK/p-ERK和p38/p-p38表达水平。12只新西兰兔随机分为4组,建立兔膝关节软骨缺损模型,分别将等量的生理盐水、支架+生理盐水、支架+BMSCs-ExoWT和支架+BMSCs-ExoMU作用于4组兔软骨缺损处。术后6周取材,通过大体观察、苏木素-伊红(HE)染色和蕃红O-固绿染色观察和比较各组软骨缺损的修复效果。结果:成功提取并鉴定BMSCs-ExoWT与BMSCs-ExoMU,电镜观察外泌体形态为近圆形,直径为40~100nm;Western blotting法显示两者分别表达特异性蛋白CD63和CD81。在体外实验中,炎症环境下BMSCs-ExoMU组软骨细胞凋亡小体数目低于炎症组和BMSCs-ExoWT组(P<0.01);Western blotting法,BMSCs-ExoMU组和BMSCs-ExoWT组软骨细胞中p-ERK1和p-ERK2水平低于炎症组(P<0.05),p-AKT和p-p38水平高于炎症组(P<0.05);且BMSCs-ExoMU的作用强于BMSCs-ExoWT(P<0.05)。在兔膝关节晚期软骨缺损模型中,支架+BMSCs-ExoMU组缺损处修复效果优于空白组、支架组和支架+BMSCs-ExoWT组。结论:软骨支架与BMSCs-ExoMU共同作用于软骨缺损处可促进缺损修复。
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关键词
软骨再生支架
骨髓间充质干细胞
外泌体
软骨缺损
软骨细胞
白细胞介素1Β
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职称材料
题名
骨质疏松腰椎椎弓根螺钉轴向抗拔出力的有限元分析
1
作者
谷世锋
李玉伟
王海蛟
李修智
机构
河南省漯河市中心医院骨科
北京大学第三
医院
骨科
出处
《中国脊柱脊髓杂志》
北大核心
2025年第3期287-293,共7页
基金
河南省科技攻关项目(编号:242102310147)
河南省高等学校重点科研项目(编号:24B320010)。
文摘
目的:通过有限元分析比较6种螺钉强化技术在骨质疏松腰椎后路椎弓根内固定的生物力学结果,为内固定螺钉的优化和选择提供参考。方法:选取7例无腰椎病变及手术史的男性腰椎CT数据,年龄68.0±4.9(60~75)岁,身高171.7±3.2(168~176)cm,体重63.6±3.2(59~68)kg,采用64排螺旋CT进行连续薄层扫描,获取DICOM格式影像。通过Mimics 21.0软件重建L3椎体三维模型,经Geomagic Wrap 2021完成曲面优化后,在Solid Works 2023中构建7种螺钉模型并进行装配。按强化方式将螺钉分为:A组(对照组,传统螺钉无加固)、B组(增大螺钉外径)、C组(减小螺距)、D组(减小皮质骨接触部分的螺距)、E组(骨水泥加固)、F组(穿透对侧皮质骨)、G组(皮质骨轨迹螺钉)。建立7种螺钉×7例椎体模型的49组有限元模型,参考既往研究文献数据完成材料赋值后,采用Ansys Workbench 2023静态结构分析模块,对所建立的7组有限元模型模拟轴向拔出实验,观察各组螺钉在1200N的轴向拉力下的拔出位移及破坏时产生的最大等效应力,并对所测指标进行不同螺钉组之间的对比分析。组间对比采用单因素方差分析,实验组分别与对照组对比分析采用独立样本t检验。结果:A~G组螺钉的最大位移分别为:0.142±0.029mm、0.138±0.031mm、0.144±0.032mm、0.139±0.027mm、0.119±0.024mm、0.126±0.028mm、0.040±0.007mm,A~F组间比较差异无统计学意义(F=0.812,P=0.5489)。A组与G组对比差异有统计学意义(P<0.001);最大等效应力分别为264.0±7.6MPa、234.8±28.0MPa、245.5±17.5MPa、260.0±7.2MPa、279.7±14.3MPa、311.9±31.4MPa、432.6±87.5MPa。B组、C组与A组对比分别减小了11.1%、7%,差异有统计学意义(P<0.05),D组与A组对比差异无统计学意义(P>0.05),E~G组分别与A组对比分别增大了5.9%,18.1%,63.9%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:不同螺丝钉强化技术抗轴向拔出力效果明显不同,仅增大螺钉外径或减小全部螺距会减小螺钉的轴向拔出强度,减小皮质骨区域的螺距对螺钉把持力的增加没有明显正向作用,骨水泥加固、增加螺钉长度穿透对侧皮质骨和皮质骨轨迹螺钉均明显改善了螺钉的轴向抗拔出效果,其中皮质骨轨迹螺钉强化技术的加固效果最为显著。
关键词
骨质疏松
椎弓根螺钉
皮质骨轨迹螺钉
有限元分析
生物力学
抗拉强度
Keywords
Osteoporosis
Pedicle screw
Cortical bone trajectory
Finite element analysis
Biomechanics
Tensile strength
分类号
R318.01 [医药卫生—生物医学工程]
R687.3 [医药卫生—骨科学]
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职称材料
题名
联合应用软骨再生支架与突变型HIF-1α修饰BMSCs分泌的外泌体对晚期软骨缺损修复的促进作用
被引量：
8
2
作者
田大川
李海乐
肖大伟
周山健
苏永蔚
刘丹平
綦惠
机构
锦州医科大学附属第一
医院
运动与关节科
河南省
漯河市
中心医院
创伤
骨科
北京市创伤
骨科
研究所
出处
《吉林大学学报（医学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第2期216-222,共7页
基金
国家自然科学基金资助课题(81572140)
北京市自然科学基金面上项目资助课题(7172036)
文摘
目的:探讨突变型低氧诱导因子1α(HIF-1α)修饰骨髓间充质干细胞(BMSCs)分泌的外泌体对软骨细胞的保护作用,阐明其联合软骨再生支架促进晚期软骨缺损修复的可能机制。方法:采用超速离心法从野生型HIF-1α和突变型HIF-1α修饰的BMSCs中分别提取外泌体(BMSCs-ExoWT与BMSCs-ExoMU),同时对其进行鉴定。在体外,采用白细胞介素1β(IL-1β)诱导软骨细胞发生炎症反应,分别将等量PBS、BMSCs-ExoWT(80mg·L-1)和BMSCs-ExoMU(80mg·L-1)分别与炎症反应下的软骨细胞共培养,实验分为空白组、炎症组、BMSCs-ExoWT组和BMSCs-ExoMU组,利用Hoechst33342染色检测各组软骨细胞凋亡小体数目;应用Western blotting法检测各组软骨细胞中AKT/p-AKT、ERK/p-ERK和p38/p-p38表达水平。12只新西兰兔随机分为4组,建立兔膝关节软骨缺损模型,分别将等量的生理盐水、支架+生理盐水、支架+BMSCs-ExoWT和支架+BMSCs-ExoMU作用于4组兔软骨缺损处。术后6周取材,通过大体观察、苏木素-伊红(HE)染色和蕃红O-固绿染色观察和比较各组软骨缺损的修复效果。结果:成功提取并鉴定BMSCs-ExoWT与BMSCs-ExoMU,电镜观察外泌体形态为近圆形,直径为40~100nm;Western blotting法显示两者分别表达特异性蛋白CD63和CD81。在体外实验中,炎症环境下BMSCs-ExoMU组软骨细胞凋亡小体数目低于炎症组和BMSCs-ExoWT组(P<0.01);Western blotting法,BMSCs-ExoMU组和BMSCs-ExoWT组软骨细胞中p-ERK1和p-ERK2水平低于炎症组(P<0.05),p-AKT和p-p38水平高于炎症组(P<0.05);且BMSCs-ExoMU的作用强于BMSCs-ExoWT(P<0.05)。在兔膝关节晚期软骨缺损模型中,支架+BMSCs-ExoMU组缺损处修复效果优于空白组、支架组和支架+BMSCs-ExoWT组。结论:软骨支架与BMSCs-ExoMU共同作用于软骨缺损处可促进缺损修复。
关键词
软骨再生支架
骨髓间充质干细胞
外泌体
软骨缺损
软骨细胞
白细胞介素1Β
Keywords
cartilage regeneration scaffold
bone meserchymal stem cells
exosomes
cartilage defect
chondrocyte
interleukin-1β
分类号
R684 [医药卫生—骨科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
骨质疏松腰椎椎弓根螺钉轴向抗拔出力的有限元分析
谷世锋
李玉伟
王海蛟
李修智
《中国脊柱脊髓杂志》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
联合应用软骨再生支架与突变型HIF-1α修饰BMSCs分泌的外泌体对晚期软骨缺损修复的促进作用
田大川
李海乐
肖大伟
周山健
苏永蔚
刘丹平
綦惠
《吉林大学学报（医学版）》
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