动态四维CT应用于负荷下腕关节不稳定的生物力学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81871824
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0609.骨、关节、软组织运动损伤
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Recently, many studies have emphasized the importance of the comprehension of functional anatomy and biomechanics of the wrist joint and its significant contribution in facilitating good functional outcomes of treatment in the field of wrist disorders. Although the functional anatomy of the wrist joint has been investigated, current information was most based on the cadaveric studies and less information of after load applied can be available. However, no information is available regarding the wrist kinetics under the lateral load and ideal ligament reconstruction treatment for wrist instability remains controversial. We recently found lateral load applied has an effect on the separation of the palmar and dorsal insertions of the scapholunate interosseus ligament (SLIL). The palmar subregion of SLIL was more highly strained with wrist resisted ulnar inclination. On the contrary, the dorsal subregion of SLIL was under much greater tension with wrist resisted radial inclination. That means for patients with conservative treatment of SLIL tears, early isometric training of wrist actively ulnar or radial inclination against resistance may be harmful for SLIL instability, and should be avoided.There are "SL-friendly" muscles and "SL-unfriendly" muscles around the wrist. The project intends to in vivo use dynamic four-dimensional computed tomography (4D CT) reconstruction techniques to investigate the biomechanics of the wrist under load applied. We prepare to recruit 12 adult healthy volunteers, and use Mimics software to reconstruct the 3D image. We select SLIL and lunotriquetral interosseous ligament (LTIL). The subregions of the palmar, dorsal and proximal SLIL and LTIL were defined according to their bone attachments. We calculate changes in lengths of these 6 ligaments during wrist flexion-extension, radioulnar deviation, and dart-thrower’s motion. Then we measure the motion of carpal bone relative to the ulnar and radius using the centroid of the bone and principal inertia axis orientation. In the radius, we defined the Y-axis as the line parallel to the bone shaft. We defined the Z-axis as the line through styloid process of the radius, on the plane perpendicular to the Y-axis. Finally, we defined the X-axis as the lien perpendicular to the YZ plane. We further investigate the biomechanics changes of the motion of the wrist joint under load applied of wrist instability of pre-operation and post-operation. The purpose of this study is to investigate the biomechanics of the normal physiological and pathological state of wrist joint under the load applied in vivo, and to make a systematic exposition of the kinematics characteristics of the joint and ligaments, and to clarify the biomechanics changes of pathological wrist instability. The project can provide important reference value to the pathological basic research, prevention to wrist instability, but also for ligament reconstruction surgery, wrist limited fusion surgery. It can also provide an important theoretical basis on the treatment of the wrist ligament injury, wrist instability and postoperative rehabilitation treatment.
功能解剖和生物力学是关节疾病诊治的基础,也是近年来腕关节外科的研究重点。我们前期研究表明腕关节在抗阻力尺桡偏时,舟月韧带的不同束组张力发生规律的变化,提示腕部周围存在:舟月韧带“友好”肌群及“不友好”肌群。本项目拟对活动的腕关节施加外在负荷,采用动态四维CT扫描,获得实时三维图像,测量腕骨间韧带距离变化,然后通过测量尺、桡骨和每个腕骨的体积、质心位置和主惯性轴方位,研究各腕骨空间位移变化;进一步研究韧带动态转位重建治疗舟月韧带、月三角韧带损伤的腕关节不稳定的可行性,并检测治疗前后腕关节的生物力学情况。通过研究负荷下正常及病理状态下的腕关节运动生物力学,系统阐述腕关节在实际运动过程中运动生物力学变化特点,以及腕关节不稳定运动力学的改变规律。本项目能为腕关节不稳定的病理基础研究及预防提供重要的参考价值,还能为韧带动态转位重建、腕关节融合术治疗腕关节不稳定,以及术后的康复治疗提供重要的指导建议。

结项摘要

腕关节极其复杂,在日常生活中发挥重要作用,众多腕骨及关节周围韧带参与腕关节组成,在腕关节活动中起到支撑稳定作用。腕关节组成骨、周围韧带、或者软组织发生病变,引起腕关节疼痛、腕关节不稳定或者活动受限,会影响腕关节正常活动,严重者会导致腕关节活动明显障碍。因此了解腕关节韧带正常解剖结构及其在关节活动过程中的变化,对研究腕关节活动过程中的生物力学存在一定帮助,对创伤造成腕关节不稳定诊断治疗存在重要价值。临床上我们发现许多腕关节不稳定与腕关节负荷下的尺桡偏运动具有相关性,因此我们模拟出接近损伤状态下腕关节负荷的模型。我们发现,负荷下腕关节进行尺偏运动时,舟月韧带的近侧部分长度显著减小,掌背侧长度没有明显改变。月三角韧带的掌侧部分随着尺偏角增大而缩小,近侧及背侧部的长度未发现明显变化趋势。这一状态说明舟月韧带的掌背侧部分及月三角韧带的近背侧部分在维持舟月骨间间隙、月三角骨间间隙中起重要作用。同时临床上发现骨间膜的损伤与患者腕关节活动及前臂旋转活动度具有相关性。我们对志愿者前臂的最大旋前,旋前45°,中立位,旋后45°,最大旋后位进行前臂CT扫描,测量前臂骨间膜长度的变化。我们发现DOB在中立位变得紧绷,而CBP,几乎是等长的。说明,DOB可能为远端尺桡关节提供主要的稳定作用,而CBP在前臂旋转过程中起到稳定作用。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Length Changes in the Interosseous Membrane During Forearm Rotation: A 3-Dimensional Study In Vivo
前臂旋转过程中骨间膜长度的变化:体内 3 维研究
  • DOI:
    10.1016/j.jhsa.2022.06.007
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    The Journal of Hand Surgery
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chunbing Luo;Yucheng Sun;Haoyu Bian;Hua Liu;Tingting Liu;Jun Tan
  • 通讯作者:
    Jun Tan
Length changes of scapholunate interosseous ligament during wrist ulnar deviation: a four-dimensional CT imaging study under load in vivo
腕部尺偏时舟月骨间韧带长度变化:体内负荷下四维CT成像研究
  • DOI:
    10.1177/1753193420987523
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Journal of Hand Surgery (European Volume)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Haoyu Bian;Melanie Amarasooriya;Tingting Liu;Jun Tan
  • 通讯作者:
    Jun Tan

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其他文献

聚酯纤维对橡胶改性沥青混凝土性能的影响
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  • 发表时间:
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其他文献

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谭军的其他基金

肘关节动态生物力学的研究
  • 批准号:
    81911540488
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    12 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
负荷下生理及病理肘关节生物力学研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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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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