腰椎间盘生物力学体内外研究的新进展(6)
AIYANGAR等[65-67]运用这一技术对L2-S1节段在对称性起重过程中运动特征进行了长期研究。首先结果显示起重过程中,L5S1贡献不断减少,其余各节段对整体运动的贡献无明显差异;各节段在运动的中间范围(20%-80%)内节段伸展呈线性变化,但在运动开始和结束时表现出非线性变化。L5S1伸展在受试者之间表现出最大的非线性和可变性[65]。之后研究中,进一步明确指出与L2,3(21.7± 3.7)%和L5S1(22.)%相比,L3,4(25.)%和L4,5(31.)%在运动过程贡献了更大的份额(合计约60%),L4,5始终是最大贡献。L3,4(6.)%和L4,5(0.)%的贡献随时间的相对变化最小;但L2,3(18.)%的贡献不断增加,L5S1(-33.)%的贡献以某种互补的方式减少,并未发现负载大小对各节段贡献模式有显著影 响[66]。之后BYRNE等[67]继续研究了L2-S1椎间盘正常应力和剪切应变模式的规律,发现L5S1具有独特的剪切应变模式,在从前屈位到直立的全过程中,剪切应变大体保持恒定且较小,但L2-L5在活动过程表现为明显的线性变化,此外剪切方向L5S1表现由后部区域沿内侧-外侧轴120°逐渐过渡到前部区域的大约80°方向,其他节段均表现为内侧-外侧轴方向75°-85°,负荷的大小同样对运动模式的改变不显著。
高速动态立体射线照相系统在各类影像技术以及计算机软件辅助下记录关节活动的动态过程,建立三维模型自动匹配,完整而细致的展现了活动全过程,与其他方法比较具有相当的优势。可以考虑继续用于腰椎间盘以及其他各类关节研究中。
3 小结及展望 Conclusions and prospects
文章回顾了腰椎间盘生物力学研究的技术方法和获得的结果,这些研究使用机械学以及影像学方法帮助逐步加深对腰椎间盘的认识。腰椎间盘是一个复杂的结构,随着年龄的增长,结构逐渐发生变化,退变之后会对生活质量产生不利影响。椎间盘研究过程中,对外界测试环境非常敏感,温度、湿度以及各类外环境的不同都能造成不同的响应方式。因此体外研究需要严格控制实验条件以及标本本身的储存条件,保证研究的精确性和可重复性。此外无论是体外实验还是体内实验,针对不同研究方向均需要加载负重来模拟实际情况,体外模型实验需要考虑加载速率以及方式,体内实验注意负重姿势以及负重大小的实际影响。随着各类检测技术被研究者广泛采用,应当考虑建立统一规范的评价标准。未来的研究方向应逐步向智能化自动化发展。体内研究中三维脊柱模型的建立往往需要以影像学为参考,模型与影像参考的匹配过程为主要是实验误差来源。高速动态立体射线照相系统已经向自动化发展,但仍需手动优化。自动化技术在膝关节已经获得良好应用,但腰椎不规则的解剖结构以及在三维空间复杂的耦合运动,要求更精确的测量技术以及数据处理能力。
纵观发展的过程,对腰椎生物力学研究的新认识往往伴随新的外部测量能力和技术的引入。实验标本的操作需要新的负荷加载和运动模拟装置,体内研究需要新的三维模拟重建技术以及对椎间盘内应力分布的统计方法,这些可为理解椎间盘运动模式提供有效帮助。在未来发展过程中,必须需要强调新技术导入的重要性。
致谢:感谢各位参与撰写同事的鼎立帮助以及苗军老师的悉心指导,感谢各项目基金负责人的信任及支持。
作者贡献:综述设计为徐浩翔、张泽佩,文献收集和整理为徐浩翔、文王强,文章撰写为徐浩翔,苗军指导并提出修改意见。
经费支持:该文章接受了“国家自然科学基金(,)”的基金资助。所有作者声明,经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道。
利益冲突:文章的全部作者声明,在课题研究和文章撰写过程不存在利益冲突。
写作指南:该研究遵守《系统综述和荟萃分析报告规范》(PRISMA指南)。
文章查重:文章出版前已经过专业反剽窃文献检测系统进行3次查重。
文章外审:文章经小同行外审专家双盲外审,同行评议认为文章符合期刊发稿宗旨。
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