膝关节稳定性评价及膝关节置换后康复的中枢神经重塑研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11572003
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0812.实验固体力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The stability of the knee joint after Total Knee Replacement Arthroplasty (TKRA) is closely related to motor function recovery of the patients. The factors affecting the knee stability include not only the biomechanical functions of the related muscles and ligaments, but also the sensing of the joint proprioception and the controlling of the central nervous system. The coupling system restrained by those factors is difficultly analyzed by any reduction analysis or qualitative evaluations. This research project utilizes the analysis techniques of complexity theory to explore the quantitative evaluation methods of the knee stability by considering the controlling system as a nonlinear dynamic process with complex properties. By experimental measurement of knee trembling sequences in dynamic movement, the complex indices are explored to characterize the knee stability with the help of complex analysis of kinetic data. By gait analysis with displacement and acceleration measurement, the characteristic quantity involved in the posture and gait are correlated with the complexity of the knee joint stability. Moreover, in the rehabilitation process of motor function of the knee system, the reconstruction of proprioception has strong correlation with the central nervous system remodeling. We will use the functional magnetic resonance imaging analysis to explore the relationship between the adaption of the central nervous network system and the reconstruction of keen joint proprioception, to find the correlation between the topological attributes in brain function network and the characters from knee stability evaluations. Based on the understanding of the relation between the central nervous regulation and the function recovery of the knee, some intervention techniques such as foot sole mechanical stimulating and transcranial direct current stimulation, will be applied to promote proprioceptive reconstruction and stability rehabilitation of the knee joint.
膝关节置换后关节的稳定性与其运动功能康复密切相关。影响膝关节稳定性的因素既包括肌肉韧带等组织的生物力学功能,也包括本体感觉传感和中枢神经控制,它们的耦合作用所形成的复杂约束系统,很难通过传统的单因素研究或定性方法进行有效的功能分析和评价。本研究项目将基于复杂性理论及其分析方法,探索从复杂系统的角度分析膝关节的功能稳定性,通过运动学实验测量和数据分析找出描述动态稳定过程的复杂性特征量,用以综合定量地评价膝关节的稳定性。另外,在置换术后膝关节运动功能康复过程中,本体感觉的重建与中枢神经的重塑密切相关。我们将利用脑功能磁共振成像分析,探究中枢神经网络系统随膝关节本体感觉重建的变化规律,找到康复过程中脑功能网络拓扑属性与膝关节稳定性评价指标的关联度;在深入理解膝关节动态稳定与中枢调控之间的关系的基础上,寻求通过足底力学刺激和经颅电学刺激干预相关的脑神经网络从而促进膝关节本体感觉的重建和稳定性康复。

结项摘要

本课题的研究发展了一系列非线性动力学分析方法应用于人体平衡能力评价和控制,尤其是创新性地提出了在相空间中挖掘与平衡功能降低密切相关的协调性特征。同时,基于行为学实验验证了经颅电刺激(tDCS)这种全新的平衡干预方法的可行性和有效性,并进一步利用功能核磁共振成像技术和复杂网络分析方法,揭示了利用tDCS方法改善和提高平衡能力的中枢网络机制,具有重要的学术意义和明确的潜在临床应用价值。研究成果为个性化膝关节术后平衡康复及神经康复提供了有价值的分析评价工具,也为深入理解平衡功能的中枢调节机制奠定了坚实的实验基础。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Simultaneous Dynamic R2, R2' and R2 Measurement using Periodic π Pulse Shifting Multi-echo Asymmetric Spin Echo (psMASE) Sequence and Moving Estimation Strategy: A Feasibility Study for Lower Extremity Muscle,
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Magnetic Resonance in Medicine
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Chengyan Wang;Rui Zhang;Xiaoying Wang;Jue Zhang;Jing Fang
  • 通讯作者:
    Jing Fang
Simultaneous R2, R2‘ and R2 Measurement of Skeletal Muscle in a Rabbit Model of Unilateral Artery Embolization,
在单侧动脉栓塞兔子模型中同时测量骨骼肌的 R2、R2â 和 R2,
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Magnetic Resonance Imaging
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Yao Wang;Rui Zhang;Bihui Zhang;Chengyan Wang;Xiaoying Wang;Jue Zhang
  • 通讯作者:
    Jue Zhang
An MRI-Compatible Foot-Sole Stimulation System Enabling Characterization of the Brain Response to Walking-Related Tactile Stimuli
与 MRI 兼容的足底刺激系统能够表征大脑对步行相关触觉刺激的反应
  • DOI:
    10.3389/fnins.2019.01075
  • 发表时间:
    2019-10-17
  • 期刊:
    FRONTIERS IN NEUROSCIENCE
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Zhang, Tingwei;Zhang, Kai;Fang, Jing
  • 通讯作者:
    Fang, Jing
A Novel Method of Evaluating Knee Joint Stability of Patients with Knee Osteoarthritis: Multiscale Entropy Analysis with A Knee-Aiming Task.
通过膝关节瞄准任务评估膝骨关节炎患者膝关节稳定性的新方法多尺度熵分析
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-00411-5
  • 发表时间:
    2017-03-23
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhou D;Zhang S;Zhang H;Jiang L;Zhang J;Fang J
  • 通讯作者:
    Fang J

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其他文献

细胞牵引力显微镜反演方法研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    实验力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄建永;邓昊;彭小玲;李姗姗;熊春阳;方竞
  • 通讯作者:
    方竞
高分辨率细胞牵引力频域反演技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李姗姗;黄建永;邓昊;庞明姝;彭小玲;熊春阳;方竞
  • 通讯作者:
    方竞

其他文献

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方竞的其他基金

基于光子晶体德拜衍射成像的细胞牵引力显微镜技术及应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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  • 批准号:
    11072004
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    68.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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  • 批准号:
    90607004
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    180.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
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    10672005
  • 批准年份:
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    面上项目
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    19772003
  • 批准年份:
    1997
  • 资助金额:
    12.0 万元
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    面上项目
研究波与裂纹相互作用的动光弹与动焦散线相结合的方法
  • 批准号:
    19172004
  • 批准年份:
    1991
  • 资助金额:
    4.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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