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      ?體科院范毅方教授團隊在《生物工程和生物技術前沿》發表最新研究成果

      時間:2020-09-09訪問次數:16

       近日永利集团4437|首页|欢迎您,我院范毅方教授團隊的研究成果發表在《生物工程和生物技術前沿》(Frontiers in Bioengineering and Biotechnology)期刊上。由2019級碩士研究生余根宇為第一作者永利集团4437|首页|欢迎您、范毅方教授為通訊作者的“鞋在拇外翻發病機制中的作用——現代人類與納萊迪人的有限元分析” (The Role of Footwear in the Pathogenesis of Hallux Valgus: A Proof-of-Concept Finite Element Analysis in Recent Humans and Homo naledi)一文簡介如下:

      “拇外翻”(Hallux valgus)永利集团4437|首页|欢迎您,即第一跖趾關節(metatarsophalangeal joint)囊腫永利集团4437|首页|欢迎您,困擾著許多成年人永利集团4437|首页|欢迎您。關于拇外翻的發病原因尚未有定論永利集团4437|首页|欢迎您,遺傳性、獲得性等多種因素均被認為是病因。用CT掃描所得第一跖趾關節角數據診斷拇外翻方法的準確性也尚未達成共識,因為在大多數情況下,關節角的大小受到掃描姿勢的影響永利集团4437|首页|欢迎您,導致測量不準確。在這項研究中,假設拇外翻主要為獲得性疾病永利集团4437|首页|欢迎您,而穿鞋是誘使拇外翻發病的重要因素。為了驗證假設,團隊以赤足納萊迪人(Homo naledi)的足骨化石為樣本,重建納萊迪人第一跖趾關節有限元(finite element)模型,并比較分析五名穿鞋摔跤運動員的跖趾關節有限元模型(十個有限元模型分別來自時間間隔約為18個月的兩次掃描)。納萊迪人赤足行走永利集团4437|首页|欢迎您,且籽骨槽為平行狀,因此其第一跖趾關節是研究分析的理想模型。本研究提出了第一跖趾關節結構變換方法,建立了納萊迪人和摔跤運動員的第一跖趾關節關節囊模型永利集团4437|首页|欢迎您。在第一跖趾關節內側設置約束來模擬穿鞋條件,而赤足情況下無內側約束。通過結構變換方法分析納萊迪人第一跖趾關節八個不同角度的有限元模型,結果表明:在模擬穿鞋狀態時,即使是關節角在的情況下,第一跖趾關節囊的內側也有集中應力存在,隨著關節角增大,集中應力明顯增加。根據應力-生長關系,這也許是拇外翻發病的原因永利集团4437|首页|欢迎您。接下來,我們創設了一種定位摔跤運動員第一跖趾關節的方法,并建立兩個時間點的CT掃描模型。除一名運動員外,其他運動員的第一跖趾關節角均有增大,最大增幅為4.03°。這驗證了假設的正確性永利集团4437|首页|欢迎您永利集团4437|首页|欢迎您,即拇外翻可能是由穿鞋引起的。下一步還需要進行更大樣本量的縱向研究來驗證結果,并確定穿鞋對拇外翻發展的影響程度。

      全文鏈接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2020.00648/full 

       

      論文不僅被SCIE(Science Citation Index Expanded)、SSCI(Social Science Citation Index)EI(Engineering Village)收錄,還被多篇論文選為擴充閱讀(Further reading)材料,如:

      https://www.nature.com/articles/262460a0

      https://www.nature.com/articles/s41586-019-1345-6

      https://www.nature.com/articles/ncomms9432

      https://www.nature.com/articles/nature03052

       

      擴充閱讀:

      穿簡易的鞋能夠治愈拇外翻永利集团4437|首页|欢迎您?

      https://mp.weixin.qq.com/s/DH3pP9gYkKr6bDlRWRzONA 

      重建納萊迪人的第一跖趾關節

      https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2019.00167/full


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