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        補(bǔ)腎活血中藥預(yù)防骨質(zhì)疏松性椎體骨折的有限元研究

        2014-04-29 00:00:00秦杰秦毅謝冠豪李振宇
        藥物與人 2014年4期

        關(guān)鍵詞: 補(bǔ)腎活血中藥 ;骨質(zhì)疏松性椎體骨折 ; 有限元

        【中圖分類號(hào)】R816.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1002-3763(2014)04-0003-01

        骨質(zhì)疏松隨著人口老齡化而日益成為公共健康事業(yè)中的突出問題。據(jù)預(yù)測(cè)我國(guó)約有8800萬(wàn)骨質(zhì)疏松癥患者,預(yù)計(jì)到2050年將達(dá)到2.12億,每年醫(yī)療費(fèi)用按保守估計(jì)需要150億人民幣[1]。骨質(zhì)疏松癥最大的危害是骨質(zhì)疏松性骨折,骨質(zhì)疏松性椎體骨折是骨質(zhì)疏松癥患者致殘致死的主要原因。目前,骨質(zhì)疏松的預(yù)防和治療主要是依賴藥物,但是西藥的副作用、安全性及長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)使患者難以堅(jiān)持長(zhǎng)期服用,給骨質(zhì)疏松癥的長(zhǎng)期的防治工作帶來(lái)嚴(yán)重的影響[2]。中藥治療骨質(zhì)疏松性骨折療效確切。本課題依據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元方法,采用計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行力學(xué)分析補(bǔ)腎活血中藥防治骨質(zhì)疏松性椎體骨折的研究。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集

        實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的采集掃描對(duì)象均為本院病例,其中女性12例,男性16例,70~80歲 19例, 60~70歲11例,平均年齡76.5歲,按照倫理學(xué)原則,將病例隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。所有患者均術(shù)前診斷為胸12骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折,椎體壓縮呈楔形(壓縮約1/2),X線排除其他病理情況,利用螺旋CT(Picker PQ-6000A,西門子公司,德國(guó)),對(duì)患者胸12椎體上緣到腰1椎體下緣進(jìn)行連續(xù)掃描,掃描條件:130KV,200mA,層距:1mm,間距:1.5mm,共126層,掃描數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)插值、放大處理后、以二維JEPG圖像格式輸入微機(jī)[3]。

        1.2 骨質(zhì)疏松性椎體骨折有限元模型的建立

        試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)圖像經(jīng)三維重建軟件Minics 8.1(南方醫(yī)科大學(xué)提供)處理,獲得T12至L1骨組織圖像,并進(jìn)行立體重建,導(dǎo)出椎體點(diǎn)云數(shù)據(jù)。點(diǎn)云數(shù)據(jù)由逆向工程軟件 GeoMagic Studio 7.0(南方醫(yī)科大學(xué)提供)處理,經(jīng)過(guò)平滑、打磨等操作,獲NURBs曲面,經(jīng)檢查曲面完整及連續(xù)性后,存儲(chǔ)為IGES格式文件。啟動(dòng)ANSYS9.0軟件,導(dǎo)入經(jīng)GeoMagic Studio 7.0處理的IGES文件,Ansys自動(dòng)封閉曲面為體, 根據(jù)CT實(shí)測(cè)皮質(zhì)骨厚度,在ANSYS中重建皮質(zhì)骨、終板、間盤、髓核及韌帶等組織。完成正常腰椎三維有限元模型建立。皮質(zhì)骨厚1mm,終板高約0.5mm, 髓核、韌帶根據(jù)解剖數(shù)據(jù)重建,其具體單元類型[4]。

        1.3 試驗(yàn)方法

        實(shí)驗(yàn)組:按照臨床倫理學(xué)原則,將病例隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組,實(shí)驗(yàn)組均采用絕對(duì)臥床休息加功能鍛煉,服用補(bǔ)腎活血方(枸杞子10g、鹽杜仲10g、酒萸肉10g、熟地黃10g、澤瀉10g、茯苓10g、山藥10g、牡丹皮10g、三七粉10g、甘草5g)水煎服,服用方法:每日一劑,每日三次,飯后服用;服用時(shí)間:受傷后第1至14天。服藥14天后再次均行螺旋CT(Picker PQ-6000A,西門子公司,德國(guó)),對(duì)患者胸12椎體上緣到腰1椎體下緣進(jìn)行連續(xù)掃描,掃描條件:130KV,200mA,層距:1mm,間距:1.5mm,共126層,建立二維JEPG圖像,并Minics 8.1和GeoMagic Studio 7.0軟件處理,建立骨質(zhì)疏松性椎體骨折有限元模型。

        對(duì)照組:按照臨床倫理學(xué)原則,將病例隨機(jī)分成對(duì)照組,對(duì)照組均采用絕對(duì)臥床休息加功能鍛煉,服用雙氯芬酸鈉緩釋片75mg,每日一粒,飯后服用。服用時(shí)間:受傷后第1至14天。服藥14天后再次均行螺旋CT(Picker PQ-6000A,西門子公司,德國(guó)),對(duì)患者胸12椎體上緣到腰1椎體下緣進(jìn)行連續(xù)掃描,掃描條件:130KV,200mA,層距:1mm,間距:1.5mm,共126層,建立二維JEPG圖像,并Minics 8.1和GeoMagic Studio 7.0軟件處理,建立骨質(zhì)疏松性椎體骨折有限元模型。

        1.4載荷加載

        采用實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組服藥后建立胸12疏松性椎體骨折有限元模型,研究的主要研究?jī)?nèi)容為治療后兩組患者胸12椎體壓縮骨折后局部載荷的情況,選擇向胸12椎體傾斜的斜坡面力為主要載荷,載荷為1000 N,比較兩組間的椎體載荷的變化。

        1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

        采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件分析,計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo),兩組間差異的比較采用成組t檢驗(yàn)法;P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        實(shí)驗(yàn)組骨折前椎體最大載荷為(1726±287.3)N/mm,對(duì)照組骨折前椎體最大載荷為(1756.4±311.1) N/mm。兩組間椎體最大載荷用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),t分別為-0.199和0.208,P分別為0.845和0.838,均大于0.05,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,見(表格1和2)。實(shí)驗(yàn)組骨折治療后椎體最大載荷為(2267.1±981.4)N /mm,對(duì)照組骨折治療后椎體最大載荷為(2161.8±882.9) N/mm。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組骨折前與骨折治療后最大載荷用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行分析比較,t值分別為-4.372和-4.15,P值分別為0.001和0.003,P值均小于0.05,兩組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組治療后能增加椎體的載荷。

        3 討論

        中藥治療骨質(zhì)疏松性骨折是一個(gè)熱點(diǎn)問題,中醫(yī)認(rèn)為骨質(zhì)疏松性骨折的主要病機(jī)是“腎虛血瘀”,因此“補(bǔ)腎活血”為治療原則。因此,費(fèi)用低,治療方便,不良反應(yīng)少的治療方法。研究表明補(bǔ)腎活血中藥不僅可以使腎精充盈,瘀腫消退,加速骨折愈合,也可以治療骨質(zhì)疏松[5],同時(shí)預(yù)防血栓[6]。周忠明等證實(shí)補(bǔ)腎活血中藥可以阻止骨質(zhì)疏松大鼠骨量的丟失和骨結(jié)構(gòu)的退化[7]。王昌興[8]研究證實(shí)補(bǔ)腎活血中藥結(jié)合金葡液注射能明顯減輕骨質(zhì)疏松性骨折局部血腫,增強(qiáng)局部炎癥反應(yīng)和血管再生,增加各期骨痂的CT值,改善骨痂的顯微結(jié)構(gòu),促進(jìn)軟骨內(nèi)化骨和膜內(nèi)化骨,使骨折愈合得以盡早完成。補(bǔ)腎中藥中的補(bǔ)陽(yáng)中藥之所以能夠具有預(yù)防骨質(zhì)疏松疾病的功能,與其上調(diào)維生素D受體和核心結(jié)合因子表達(dá)有關(guān),從而促進(jìn)骨形成,這將為開展補(bǔ)腎中藥在骨質(zhì)疏松防治領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了良好的理論基礎(chǔ)[9]

        椎體骨折導(dǎo)致了原有結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,這樣一種變化導(dǎo)致了軀體重心、肌肉負(fù)荷、韌帶負(fù)荷等的改變,從而使局部的應(yīng)力狀態(tài)也發(fā)生了改變。本研究中, 我們根據(jù)臨床中獲得的椎體數(shù)據(jù),通過(guò)NU RBs曲面,建立了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)節(jié)段模型, 椎間軟組織根據(jù)解剖學(xué)知識(shí)建立,獲得了較好的幾何逼近性,有助于研究骨折后椎體局部應(yīng)力的分布情況,為中藥防治預(yù)防骨質(zhì)疏松性骨折提供理論及實(shí)驗(yàn)的支持。

        雖然在理論上有限元法適用于任何復(fù)雜結(jié)構(gòu),但在脊柱生物力學(xué)研究中仍有許多問題有待解決,有限元研究的最終目的在于為臨床提供生物力學(xué)基礎(chǔ)和理論依據(jù), 因此得出的補(bǔ)腎活血中藥防治骨質(zhì)疏松性椎體骨折還需結(jié)合動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床觀察來(lái)進(jìn)行分析,從而起到相輔相成的作用。

        參考文獻(xiàn):

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